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ES3009542T3 - Barrier-coated cellulose-based substrate for laminated packaging material - Google Patents

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ES3009542T3
ES3009542T3 ES22207583T ES22207583T ES3009542T3 ES 3009542 T3 ES3009542 T3 ES 3009542T3 ES 22207583 T ES22207583 T ES 22207583T ES 22207583 T ES22207583 T ES 22207583T ES 3009542 T3 ES3009542 T3 ES 3009542T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
cellulose
barrier
coating
based substrate
latex
Prior art date
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Active
Application number
ES22207583T
Other languages
Spanish (es)
Inventor
Ulf Nyman
Olivia Markbo
Mats Alden
Konstantin Kriechbaum
Renato Augusto Pereira Damasio
Oliveira Campos Sergio Eduardo De
Ricardo Batista
Allan Francisco Horchulhak
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tetra Laval Holdings and Finance SA
Original Assignee
Tetra Laval Holdings and Finance SA
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Filing date
Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=78621756&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=ES3009542(T3) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Tetra Laval Holdings and Finance SA filed Critical Tetra Laval Holdings and Finance SA
Application granted granted Critical
Publication of ES3009542T3 publication Critical patent/ES3009542T3/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Abstract

La presente invención se refiere a un sustrato a base de celulosa con revestimiento de barrera (25a) y a un método de fabricación de dichos sustratos a base de celulosa, mediante recubrimiento por dispersión de un prerrevestimiento de capa base dúctil (12a) y posterior recubrimiento por dispersión de una composición de barrera de gas (13a) y/o recubrimiento por deposición de vapor de un revestimiento de deposición de barrera (14a). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)The present invention relates to a cellulose-based substrate with a barrier coating (25a) and to a method of manufacturing said cellulose-based substrates, by dispersion coating of a ductile base layer precoat (12a) and subsequent dispersion coating of a gas barrier composition (13a) and/or vapor deposition coating of a barrier deposition coating (14a). (Automatic translation with Google Translate, no legal value)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera para material de envasado laminado Cellulose-based substrate with barrier coating for laminated packaging material

Campo técnico Technical field

La presente invención se refiere a un papel con recubrimiento de barrera o sustratos a base de celulosa, para su uso como hoja de barrera en un material de envasado laminado para productos sensibles al oxígeno, y a un método de fabricación del papel con recubrimiento de barrera o sustrato a base de celulosa, mediante la aplicación de un recubrimiento por dispersión de barrera, por medio de recubrimiento por dispersión o en solución sobre la capa base dúctil, prerrecubrimiento y un recubrimiento por deposición de barrera, aplicado por medio de un método de deposición de vapor a un espesor total de 2 a 5000 nm. The present invention relates to a barrier coated paper or cellulose-based substrates for use as a barrier sheet in a laminated packaging material for oxygen-sensitive products, and to a method of manufacturing the barrier coated paper or cellulose-based substrate by applying a barrier dispersion coating, by means of dispersion or solution coating on the ductile base layer, pre-coating and a barrier deposition coating, applied by means of a vapor deposition method at a total thickness of 2 to 5000 nm.

Antecedentes de la invención Background of the invention

Los recipientes de envasado de tipo desechable de un solo uso para alimentos líquidos se fabrican, con frecuencia, a partir de un laminado de envasado a base de cartoncillo o cartón. Uno de dichos recipientes de envasado comunes se comercializa con la marca comercial Tetra Brik Aseptic® y se emplea principalmente para el envasado aséptico de alimentos líquidos tales como leche, zumos de frutas, etc., comercializados para almacenamiento a temperatura ambiente a largo plazo. El material de envasado en este recipiente de envasado conocido es normalmente un laminado que comprende una capa principal o central, de papel, cartoncillo u otro material a base de celulosa, y capas impermeables a los líquidos externas de termoplásticos. Con el fin de hacer que el recipiente de envasado sea impermeable a los gases, en particular, impermeable al oxígeno, por ejemplo, con el fin del envasado aséptico y el envasado de leche o zumo de frutas, el laminado en estos recipientes de envasado normalmente comprende al menos una capa adicional, más habitualmente una lámina de aluminio. Single-use, disposable packaging containers for liquid foods are often manufactured from a packaging laminate based on carton or paperboard. One such common packaging container is marketed under the trademark Tetra Brik Aseptic® and is primarily used for the aseptic packaging of liquid foods such as milk, fruit juices, etc., marketed for long-term storage at ambient temperatures. The packaging material in this known packaging container is typically a laminate comprising a main or core layer of paper, carton, or other cellulose-based material, and outer liquid-impermeable layers of thermoplastics. In order to render the packaging container gas-impermeable, in particular oxygen-impermeable, for example, for the purpose of aseptic filling and packaging of milk or fruit juice, the laminate in these packaging containers typically comprises at least one additional layer, most commonly an aluminum foil.

En el interior del laminado, es decir, el lado destinado a quedar orientado hacia el contenido de alimento envasado de un recipiente producido a partir del laminado, hay una capa más interna, aplicada sobre la lámina de aluminio, capa interior más interna que puede estar compuesta por una o varias capas parciales, que comprenden polímeros termoplásticos termosellables, tales como polímeros adhesivos y/o poliolefinas. También en el exterior de la capa principal, hay una capa de polímero termosellable más externa. On the inside of the laminate, i.e., the side intended to face the packaged food contents of a container produced from the laminate, there is an innermost layer applied over the aluminum foil. This innermost layer may be composed of one or more partial layers, comprising heat-sealable thermoplastic polymers, such as adhesive polymers and/or polyolefins. Also on the outside of the main layer is an outermost heat-sealable polymer layer.

Los recipientes de envasado generalmente se producen por medio de máquinas envasadoras modernas, de alta velocidad del tipo que forman, llenan y sellan envases a partir de una banda o de piezas en bruto prefabricadas de material de envasado. Los recipientes de envasado pueden producirse, así pues, transformando una banda del material de envasado laminado en un tubo uniendo ambos bordes longitudinales de la banda entre sí en una junta superpuesta, soldando juntas las capas de polímero termoplástico termosellables interior y exterior. El tubo se llena con el producto alimenticio líquido previsto y después se divide en envases individuales mediante sellos transversales repetidos del tubo a una distancia predeterminada entre sí por debajo del nivel del contenido del tubo. Los envases se separan del tubo por incisiones a lo largo de los sellos transversales y se les da la configuración geométrica deseada, normalmente paralelepipédica, mediante la formación de pliegues a lo largo de las líneas de doblez preparadas en el material de envasado. Packaging containers are generally produced using modern, high-speed packaging machines that form, fill, and seal packages from a web or prefabricated blanks of packaging material. Packaging containers can thus be produced by transforming a web of laminated packaging material into a tube by joining both longitudinal edges of the web together in an overlapping seam, welding the inner and outer heat-sealable thermoplastic polymer layers together. The tube is filled with the intended liquid food product and then divided into individual packages by repeated transverse seals of the tube at a predetermined distance from each other below the level of the tube contents. The packages are separated from the tube by incisions along the transverse seals and are given the desired geometric configuration, usually parallelepiped, by forming creases along fold lines prepared in the packaging material.

La principal ventaja de este concepto de método de envasado continuo de formación de tubo, llenado y sellado es que la banda puede esterilizarse de forma continua justo antes de la formación de tubo, proporcionando de este modo la posibilidad de un método de envasado aséptico, es decir, un método en donde se reducen las bacterias del contenido líquido a envasar, así como del propio material de envasado, y el recipiente de envasado lleno se produce en condiciones limpias, de modo que el envase lleno puede almacenarse durante mucho tiempo incluso a temperatura ambiente, sin riesgo de crecimiento de microorganismos en el producto envasado. Otra ventaja importante del método de envasado de tipo Tetra Brik® es, como se ha indicado anteriormente, la posibilidad de envasado continuo a alta velocidad, lo que tiene un impacto considerable sobre la rentabilidad. The main advantage of this continuous tube-form-fill-seal packaging method concept is that the band can be continuously sterilized just prior to tube formation, thus providing the possibility of an aseptic packaging method, i.e., one in which bacteria are reduced in the liquid contents to be packaged, as well as in the packaging material itself, and the filled packaging container is produced under clean conditions, so that the filled package can be stored for a long time, even at room temperature, without the risk of microbial growth in the packaged product. Another important advantage of the Tetra Brik® type packaging method is, as mentioned above, the possibility of continuous high-speed packaging, which has a considerable impact on profitability.

Los recipientes de envasado de alimentos líquidos sensibles, por ejemplo, leche o zumo, también pueden producirse a partir de piezas en bruto en forma de hoja o piezas en bruto prefabricadas del material de envasado laminado de la invención. A partir de una pieza en bruto tubular del laminado de envasado que se pliega plana, los envases se producen en primer lugar construyendo la pieza en bruto para formar una cápsula contenedora tubular abierta, uno de cuyos extremos abiertos se cierra por medio de plegado y termosellado de paneles terminales integrales. La cápsula contenedora cerrada de este modo se llena con el producto alimenticio en cuestión, por ejemplo, zumo, por su extremo abierto, que después se cierra por medio de un plegado y termosellado adicional de los correspondientes paneles terminales integrales. Un ejemplo de un recipiente de envasado producido a partir de piezas en bruto en forma de hoja y tubulares es el denominado envase de techo a dos aguas convencional. También existen envases de este tipo que tienen una tapa moldeada y/o un tapón de rosca de plástico. Packaging containers for sensitive liquid foods, for example, milk or juice, can also be produced from sheet-shaped blanks or prefabricated blanks of the laminated packaging material of the invention. From a tubular blank of the packaging laminate that is folded flat, the packages are produced by first constructing the blank to form an open tubular container capsule, one of whose open ends is closed by folding and heat-sealing integral end panels. The thus closed container capsule is filled with the food product in question, for example, juice, at its open end, which is then closed by further folding and heat-sealing of corresponding integral end panels. An example of a packaging container produced from sheet-shaped and tubular blanks is the so-called conventional gable-roof package. Such packages also exist that have a molded lid and/or a plastic screw cap.

Una capa de una lámina de aluminio en el laminado de envasado proporciona propiedades de barrera contra gases muy superiores a la mayoría de los otros materiales de barrera contra gases. El laminado de envasado a base de lámina de aluminio convencional para el envasado aséptico de alimentos líquidos sigue siendo el material de envasado más rentable, en cuanto a su nivel de rendimiento, disponible hoy en el mercado. A layer of aluminum foil in the packaging laminate provides gas barrier properties far superior to most other gas barrier materials. Conventional aluminum foil-based packaging laminate for aseptic packaging of liquid foods remains the most cost-effective packaging material, in terms of performance, available on the market today.

Cualquier otro material que compita con los materiales a base de láminas debe ser rentable en cuanto a materias primas, tener propiedades comparables de conservación de alimentos y tener una complejidad comparativamente baja en la conversión de materiales en un laminado de envasado terminado. Any other material that competes with film-based materials must be cost-effective in terms of raw materials, have comparable food preservation properties, and have comparatively low complexity in converting materials into a finished packaging laminate.

Entre los esfuerzos por desarrollar materiales distintos de la lámina de aluminio para envases de cartón para alimentos líquidos, también existe un incentivo general hacia el desarrollo de películas u hojas prefabricadas que tengan funcionalidades de barrera altas y múltiples, que puedan reemplazar el material de barrera de lámina de aluminio en el material de envasado laminado convencional o que puedan combinar varias capas de barrera separadas en el material laminado y adaptarlo a procesos convencionales de laminación y fabricación. Among the efforts to develop non-aluminum foil materials for liquid food carton packaging, there is also a general incentive toward the development of prefabricated films or sheets that have high and multiple barrier functionalities, that can replace the aluminum foil barrier material in conventional laminated packaging material, or that can combine several separate barrier layers in the laminated material and adapt it to conventional lamination and manufacturing processes.

Son tipos preferidos de dicho material de barrera alternativo, más sostenible desde el punto de vista medioambiental, los sustratos de papel con recubrimiento de barrera fabricados mediante recubrimiento por dispersión acuosa o recubrimiento por deposición de vapor sobre sustratos portadores de papel fino. Existen diversos procesos de recubrimiento por dispersión acuosa y procesos de recubrimiento por deposición de vapor y recetas de materiales para dichos recubrimientos, y existe una necesidad de materiales de barrera rentables de este tipo "no de lámina", es decir, no lámina de aluminio, que tengan propiedades mejoradas para su uso en laminados de envasado para el envasado de alimentos líquidos, en cuanto a las propiedades de barrera, en particular contra los gases, tales como el oxígeno gaseoso. Preferred types of such alternative, more environmentally sustainable barrier materials are barrier-coated paper substrates manufactured by aqueous dispersion coating or vapor deposition coating on thin paper carrier substrates. Various aqueous dispersion coating processes and vapor deposition coating processes and material recipes for such coatings exist, and there is a need for cost-effective, non-foil, non-aluminum foil barrier materials of this type that have improved barrier properties, particularly against gases such as oxygen gas, for use in packaging laminates for the packaging of liquid foods.

Una publicación de patente anterior WO2011/003565A1 divulga un material de envasado no lámina de aluminio que comprende un sustrato de papel Krahft prerrecubierto y metalizado con fines de termosellado por inducción. A previous patent publication WO2011/003565A1 discloses a non-foil packaging material comprising a pre-coated and metallized Krahft paper substrate for induction heat sealing purposes.

La publicación de patente anterior WO2017/089508A1 divulga cómo pueden obtenerse propiedades de barrera mejoradas a partir de un papel metalizado en un laminado de envasado similar, mediante la selección de un sustrato de papel que proporcione propiedades óptimas. Un sustrato de papel metalizado de este tipo no sólo proporcionó propiedades de barrera mejoradas, sino que también indicó una mejor estabilidad de la capa metalizada con fines de termosellado por inducción. Previous patent publication WO2017/089508A1 discloses how improved barrier properties can be obtained from a metallized paper in a similar packaging laminate by selecting a paper substrate that provides optimal properties. Such a metallized paper substrate not only provided improved barrier properties but also indicated improved stability of the metallized layer for induction heat sealing purposes.

Sigue existiendo, sin embargo, la necesidad de propiedades de barrera contra oxígeno gaseoso aún mejores que las de los sustratos de papel con recubrimiento de barrera contra gases de la técnica anterior. También existe una necesidad creciente de propiedades mejoradas en cuanto a reciclabilidad y sostenibilidad medioambiental de los materiales utilizados para sustratos de papel con recubrimiento de barrera contra gases y materiales de envasado laminados que los contienen. However, there remains a need for even better oxygen gas barrier properties than those of prior art gas barrier-coated paper substrates. There is also a growing need for improved recyclability and environmental sustainability of the materials used for gas barrier-coated paper substrates and laminated packaging materials containing them.

Divulgación de la invención Disclosure of the invention

En consecuencia, un objeto de la presente invención es proporcionar sustratos a base de celulosa con recubrimiento de barrera mejorados, para laminar en materiales de envasado. Accordingly, an object of the present invention is to provide improved barrier coated cellulose-based substrates for laminating to packaging materials.

Es también un objeto de la invención proporcionar papeles con recubrimiento de barrera o sustratos a base de celulosa que proporcionen buenas propiedades de barrera contra gases, así como una reciclabilidad y una sostenibilidad mejoradas, que satisfagan las necesidades de futuros materiales de envasado laminados sostenibles. It is also an object of the invention to provide barrier-coated papers or cellulose-based substrates that provide good gas barrier properties, as well as improved recyclability and sustainability, which meet the needs of future sustainable laminated packaging materials.

Un objeto general adicional de la invención es proporcionar papeles con recubrimiento de barrera o sustratos a base de celulosa para mejorar materiales de envasado laminados para productos sensibles al oxígeno, tales como materiales de envasado laminados no de lámina para productos alimenticios líquidos, semilíquidos o húmedos, que no contengan lámina de aluminio pero aun así tengan buenas propiedades de barrera contra gases y otros, adecuados para el envasado a largo plazo y aséptico a un coste razonable. A further general object of the invention is to provide barrier coated papers or cellulose based substrates for improving laminated packaging materials for oxygen sensitive products, such as non-foil laminated packaging materials for liquid, semi-liquid or moist food products, which do not contain aluminum foil but still have good gas and other barrier properties, suitable for long term and aseptic packaging at a reasonable cost.

Un objeto particular es proporcionar papeles con recubrimiento de barrera o sustratos a base de celulosa que permitan, con respecto a materiales de barrera de lámina de aluminio, materiales de envasado laminados rentables, no de lámina de aluminio, a base de papel o cartoncillo, y envases con buenas propiedades de barrera contra gases y contra el vapor de agua, así como un perfil de reciclabilidad y medioambiental sostenible, con el fin de fabricar envases para el almacenamiento aséptico a largo plazo de alimentos. A particular object is to provide barrier-coated papers or cellulose-based substrates that enable, relative to foil barrier materials, cost-effective non-foil, paper- or board-based laminated packaging materials and containers with good gas and water vapor barrier properties, as well as a sustainable recyclability and environmental profile, in order to manufacture containers for long-term aseptic storage of food.

Por lo tanto, estos objetos son alcanzables, de acuerdo con la presente invención, mediante el sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera y el método de fabricación del sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera, como se define en las reivindicaciones adjuntas. Therefore, these objects are attainable, according to the present invention, by the barrier-coated cellulose-based substrate and the method of manufacturing the barrier-coated cellulose-based substrate, as defined in the appended claims.

Sumario de la invención Summary of the invention

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona por lo tanto un sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera, para su uso como hoja de barrera en un material de envasado laminado para productos sensibles al oxígeno, que comprende un sustrato a base de celulosa con una densidad de al menos 900 kg/m3 y un gramaje de 30 a 80 g/m2, y se aplica sobre una primera cara del sustrato a base de celulosa, al menos un recubrimiento de barrera contra gases de al menos un material de barrera contra gases a un espesor total de 2 a 7000 nm, tal como de 2 a 5000 nm, tal como de 2 a 4000 nm, excluyendo el material de barrera contra gases la celulosa nanocristalina, NCC, por sus siglas en inglés, en donde el sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera comprende un prerrecubrimiento de capa base dúctil, que se aplica por medio de recubrimiento por dispersión y posterior secado, sobre la superficie del primer lado del sustrato a base de celulosa y se posiciona debajo del al menos un recubrimiento de barrera contra gases, siendo por lo tanto el sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera adecuado para proporcionar propiedades de barrera contra gases en un material de envasado laminado y en envases fabricados a partir del mismo. According to a first aspect of the invention there is therefore provided a barrier coated cellulose-based substrate for use as a barrier sheet in a laminated packaging material for oxygen-sensitive products, comprising a cellulose-based substrate with a density of at least 900 kg/m and a basis weight of 30 to 80 g/m, and at least one gas barrier coating of at least one gas barrier material at a total thickness of 2 to 7000 nm, such as 2 to 5000 nm, such as 2 to 4000 nm, the gas barrier material excluding nanocrystalline cellulose, NCC, is applied on a first side of the cellulose-based substrate. gas barrier coating, therefore being the cellulose-based substrate with barrier coating suitable for providing gas barrier properties in a laminated packaging material and in packages manufactured therefrom.

El al menos un recubrimiento de barrera contra gases es un recubrimiento por dispersión de barrera, aplicado por medio de recubrimiento por dispersión o en solución de una composición acuosa de barrera contra gases sobre el prerrecubrimiento de capa base dúctil, y un recubrimiento por deposición de barrera, aplicado por medio de un método de deposición de vapor. The at least one gas barrier coating is a dispersion barrier coating, applied by dispersion or solution coating of an aqueous gas barrier composition over the ductile base coat precoat, and a deposition barrier coating, applied by a vapor deposition method.

En una realización, el recubrimiento por dispersión de barrera comprende un polímero seleccionado del grupo que consiste en polímeros y copolímeros de alcohol vinílico, tal como del grupo que consiste en alcohol polivinílico, PVOH y alcohol etilenvinílico, EVOH, almidón y derivados de almidón, xilano, derivados de xilano, celulosa nanofibrilar/celulosa microfibrilar, NFC/MFC, y combinaciones de dos o más de los mismos. In one embodiment, the barrier dispersion coating comprises a polymer selected from the group consisting of vinyl alcohol polymers and copolymers, such as from the group consisting of polyvinyl alcohol, PVOH and ethylene vinyl alcohol, EVOH, starch and starch derivatives, xylan, xylan derivatives, nanofibrillar cellulose/microfibrillar cellulose, NFC/MFC, and combinations of two or more thereof.

El recubrimiento por deposición de barrera comprende un recubrimiento por deposición de vapor de un material seleccionado de metales, óxidos metálicos, óxidos inorgánicos y recubrimientos de carbono y se aplica a un espesor de 5 a 200 nm. En una realización, el recubrimiento por deposición de barrera es un recubrimiento por deposición de vapor seleccionado del grupo que consiste en un recubrimiento por metalización de aluminio y óxido de aluminio, AIOx, y preferentemente es un recubrimiento por metalización de aluminio. The barrier deposition coating comprises a vapor deposition coating of a material selected from metals, metal oxides, inorganic oxides, and carbon coatings and is applied at a thickness of 5 to 200 nm. In one embodiment, the barrier deposition coating is a vapor deposition coating selected from the group consisting of an aluminum and aluminum oxide metallization coating, AIOx, and is preferably an aluminum metallization coating.

El al menos un recubrimiento de barrera contra gases comprende un recubrimiento por dispersión de barrera, aplicado en primer lugar por medio de recubrimiento por dispersión o en solución sobre la capa base dúctil, prerrecubrimiento y un recubrimiento por deposición de barrera, posteriormente se aplica por medio de un método de deposición de vapor, sobre el recubrimiento por dispersión de barrera, aplicándose el recubrimiento por dispersión de barrera en una cantidad total de 0,2 a 5 g/m2, en peso seco. The at least one gas barrier coating comprises a barrier dispersion coating, first applied by means of dispersion or solution coating on the ductile base layer, pre-coating and a barrier deposition coating, subsequently applied by means of a vapor deposition method, on the barrier dispersion coating, the barrier dispersion coating being applied in a total amount of 0.2 to 5 g/m2, by dry weight.

El prerrecubrimiento de capa base dúctil se obtiene a partir de una composición acuosa de látex, tal como un látex seleccionado del grupo que comprende látex de estireno-butadieno (látex SB), látex de metilestireno-butadieno, látex de acrilato de estireno (látex SA), látex de acrilato, tal como copolímeros vinil-acrílicos y látex de acrilato de acetato de vinilo, látex de estireno-butadieno-acrilonitrilo, látex de estireno-acrilato-acrilonitrilo, látex de estireno-butadienoacrilato-acrilonitrilo, látex de estireno-anhídrido maleico, látex de estireno-acrilato-anhídrido maleico, mezclas de los mismos o látex de origen biológico hecho con materiales poliméricos de origen vegetal. The ductile base coat precoat is obtained from an aqueous latex composition, such as a latex selected from the group comprising styrene-butadiene latex (SB latex), methylstyrene-butadiene latex, styrene acrylate latex (SA latex), acrylate latex, such as vinyl-acrylic copolymers and vinyl acetate acrylate latex, styrene-butadiene-acrylonitrile latex, styrene-acrylate-acrylonitrile latex, styrene-butadieneacrylate-acrylonitrile latex, styrene-maleic anhydride latex, styrene-acrylate-maleic anhydride latex, mixtures thereof or bio-derived latex made from polymeric materials of plant origin.

El prerrecubrimiento de capa base dúctil está hecho de fuentes de materiales de origen principalmente vegetal, mediante la producción de una composición acuosa de látex que comprende una emulsión de un material aglutinante polimérico de origen biológico, tal como seleccionado del grupo que comprende derivados de almidón, incluyendo almidones modificados y almidones reticulados, poliisopreno, polímeros a base de lignina, alginatos y gomas, tales como goma guar y proteínas a base de soja. The ductile base coat precoat is made from material sources of primarily plant origin, by producing an aqueous latex composition comprising an emulsion of a polymeric binder material of biological origin, such as selected from the group comprising starch derivatives, including modified starches and crosslinked starches, polyisoprene, lignin-based polymers, alginates and gums, such as guar gum and soy-based proteins.

El prerrecubrimiento de capa base dúctil puede estar hecho de una composición acuosa que comprende un material aglutinante polimérico que tiene propiedades de ductilidad inherentes seleccionado del grupo que consiste en látex de copolímero de estireno-butadieno (SB), látex de copolímero de acrilato de estireno (SA), otros látex de polímeros y copolímeros de acrilato, tales como látex de copolímero vinil-acrílico y látex de copolímero de acrilato y acetato de vinilo. The ductile basecoat precoat may be made from an aqueous composition comprising a polymeric binder material having inherent ductility properties selected from the group consisting of styrene-butadiene copolymer latex (SB), styrene acrylate copolymer latex (SA), other acrylate polymer and copolymer latexes, such as vinyl-acrylic copolymer latex and acrylate vinyl acetate copolymer latex.

El prerrecubrimiento de capa base dúctil puede comprender además, de manera ventajosa, un material de carga, para alisar aún más la superficie del sustrato a base de celulosa. La carga puede ser de material inorgánico y, en una realización preferida, puede comprender partículas laminares de un compuesto inorgánico. Estas cargas laminares pueden contribuir además a las propiedades de barrera en el material, mediante la creación de láminas o copos minerales superpuestos, evitando de este modo la migración de moléculas pequeñas a través del material. Dichas partículas inorgánicas laminares pueden ser arcillas, tales como arcilla de caolín y/o arcillas de bentonita, silicatos y partículas de talco. The ductile basecoat precoat may advantageously further comprise a filler material to further smooth the surface of the cellulose-based substrate. The filler may be an inorganic material and, in a preferred embodiment, may comprise layered particles of an inorganic compound. These layered fillers may further contribute to the barrier properties of the material by creating overlapping mineral sheets or flakes, thereby preventing the migration of small molecules through the material. Such layered inorganic particles may be clays, such as kaolin clay and/or bentonite clays, silicates, and talc particles.

En una realización, el prerrecubrimiento de capa base dúctil se aplica por medio de recubrimiento por dispersión acuosa en una cantidad de 2 a 15 g/m2, tal como de 5 a 15 g/m2, tal como de 8 a 15 g/m2, tal como de 10 a 15 g/m2, en peso seco. In one embodiment, the ductile basecoat precoat is applied by means of aqueous dispersion coating in an amount of 2 to 15 g/m2, such as 5 to 15 g/m2, such as 8 to 15 g/m2, such as 10 to 15 g/m2, by dry weight.

El sustrato a base de celulosa puede tener además un segundo recubrimiento dúctil en su lado opuesto, que puede ser del mismo tipo que el prerrecubrimiento de capa base dúctil en el primer lado del sustrato. The cellulose-based substrate may further have a second ductile coating on its opposite side, which may be of the same type as the ductile base layer precoat on the first side of the substrate.

El sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera de la invención puede usarse en un material de envasado laminado, que puede comprender además una primera capa de material impermeable a los líquidos más externa y una segunda capa de material impermeable a los líquidos más interna. La segunda capa de material impermeable a los líquidos más interna forma la capa de contacto hacia el producto que ha de envasarse en un recipiente de envasado formado a partir del material de envasado laminado y también puede ser termosellable a sí mismo o a otros materiales termoplásticos. The barrier-coated cellulose-based substrate of the invention may be used in a laminated packaging material, which may further comprise a first, outermost layer of liquid-impermeable material and a second, innermost layer of liquid-impermeable material. The second, innermost layer of liquid-impermeable material forms the contact layer toward the product to be packaged in a packaging container formed from the laminated packaging material and may also be heat-sealable to itself or to other thermoplastic materials.

El material de envasado laminado puede comprender además una capa adicional de papel o cartoncillo u otro material a base de celulosa, constituyendo una capa principal. The laminated packaging material may further comprise an additional layer of paper or cardboard or other cellulose-based material, constituting a main layer.

Por lo tanto, con fines de envasado en cartón de productos alimenticios sensibles al oxígeno, tales como productos alimenticios líquidos, semilíquidos o húmedos, un material de envasado laminado de este tipo puede comprender una capa principal de papel o cartoncillo u otro material a base de celulosa, una primera capa de material impermeable a los líquidos más externa, una segunda capa de material impermeable a los líquidos y opcionalmente termosellable más interna y, dispuesta en el lado interior de la capa principal, entre la capa principal y la segunda capa más interna, el sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera del primer aspecto. Therefore, for the purpose of carton packaging of oxygen-sensitive food products, such as liquid, semi-liquid or moist food products, such a laminated packaging material may comprise a main layer of paper or board or other cellulose-based material, a first outermost layer of liquid-impermeable material, a second innermost layer of liquid-impermeable and optionally heat-sealable material and, arranged on the inner side of the main layer, between the main layer and the second innermost layer, the barrier-coated cellulose-based substrate of the first aspect.

Un material de envasado laminado de este tipo puede usarse en un recipiente de envasado, que puede estar destinado al envasado de alimentos líquidos, semilíquidos o húmedos. Un recipiente de envasado de este tipo se fabrica al menos en parte a partir del material de envasado laminado, o está hecho en su totalidad del material de envasado laminado. Such a laminated packaging material can be used in a packaging container, which can be intended for packaging liquid, semi-liquid, or moist foods. Such a packaging container is manufactured at least in part from the laminated packaging material, or is made entirely from the laminated packaging material.

En un segundo aspecto de la invención, se proporciona un método de fabricación del sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera del primer aspecto. El método comprende una primera etapa de proporcionar un sustrato a base de celulosa, que tiene un primer lado y un segundo lado, como una banda móvil en un sistema rodillo a rodillo, una segunda etapa de aplicar una primera dispersión acuosa de una composición de prerrecubrimiento de capa base dúctil, sobre el primer lado del sustrato móvil a base de celulosa, aplicar opcionalmente una segunda dispersión acuosa de una composición de recubrimiento dúctil sobre el otro lado del sustrato móvil y secar posteriormente el prerrecubrimiento de capa base dúctil aplicado, y la segunda composición de recubrimiento dúctil opcional, mediante evaporación forzada, una tercera etapa de calandrar el sustrato a base de celulosa prerrecubierto y secado para obtener una densidad de al menos 900 kg/m3, tal como al menos 1000 kg/m3, y una cuarta etapa. In a second aspect of the invention, there is provided a method of manufacturing the barrier coated cellulose-based substrate of the first aspect. The method comprises a first step of providing a cellulose-based substrate, having a first side and a second side, as a moving web in a roll-to-roll system, a second step of applying a first aqueous dispersion of a ductile basecoat precoat composition onto the first side of the cellulose-based moving substrate, optionally applying a second aqueous dispersion of a ductile coating composition onto the other side of the moving substrate and subsequently drying the applied ductile basecoat precoat, and the optional second ductile coating composition, by forced evaporation, a third step of calendering the dried, precoated cellulose-based substrate to obtain a density of at least 900 kg/m3, such as at least 1000 kg/m3, and a fourth step.

que comprende una primera operación de aplicar un recubrimiento de barrera contra gases mediante recubrimiento por dispersión de una segunda dispersión o solución de una composición de barrera, sobre el primer lado del sustrato móvil a base de celulosa con el prerrecubrimiento de capa base dúctil, y secar el recubrimiento de barrera contra gases aplicado mediante evaporación forzada, y una segunda operación posterior de deposición por vapor de un recubrimiento por deposición de barrera sobre el primer lado del sustrato a base de celulosa móvil con el prerrecubrimiento de capa base dúctil y el recubrimiento de barrera contra gases de la primera operación, a un espesor total de recubrimiento de barrera contra gases de 2 a 7000 nm, tal como de 2 a 5000 nm. comprising a first step of applying a gas barrier coating by dispersion coating a second dispersion or solution of a barrier composition, onto the first side of the movable cellulose-based substrate with the ductile base layer precoat, and drying the applied gas barrier coating by forced evaporation, and a second subsequent step of vapor deposition of a barrier coating onto the first side of the movable cellulose-based substrate with the ductile base layer precoat and the gas barrier coating of the first step, at a total gas barrier coating thickness of 2 to 7000 nm, such as 2 to 5000 nm.

Hasta ahora se ha asumido que pueden lograrse propiedades de barrera contra gases mejores a partir de papeles con recubrimiento de barrera mediante la obtención de mejores sustratos a base de celulosa, que proporcionen inherentemente propiedades de barrera contra gases cuando se laminan adicionalmente a cualquier capa de polímero, y/o mediante el recubrimiento con capas más gruesas de los materiales de recubrimiento de barrera que tienen propiedades de barrera contra gases inherentes. Sin embargo, recientemente se ha comprendido que la porción de interfaz entre los recubrimientos de barrera y el sustrato a base de celulosa puede desempeñar una función clave para el rendimiento óptimo de los recubrimientos aplicados posteriormente, que son los que más contribuyen a las propiedades de barrera contra gases. Se ha descubierto que puede lograrse un rendimiento óptimo añadiendo un prerrecubrimiento de capa base dúctil sobre la superficie del sustrato a base de celulosa de alta densidad. Haciendo esto, se ha observado que no es necesario que las cualidades de barrera del propio sustrato a base de celulosa sean tan altas y la cantidad de recubrimiento de polímero de barrera contra gases como prerrecubrimiento de barrera puede incluso reducirse. Por lo tanto, las propiedades de barrera contra gases resultantes en un laminado de envasado mejorarán, si se usa un prerrecubrimiento de capa base dúctil, aunque no aporte por sí mismo propiedades significativas de barrera contra gases, es decir, las propiedades de barrera contra gases no son inherentes al material o materiales del prerrecubrimiento de capa base dúctil. La composición de prerrecubrimiento de capa base dúctil debe seleccionarse para proporcionar una base dúctil así como para proporcionar una superficie de prerrecubrimiento uniforme, densa y compatible para recibir cualquier recubrimiento de barrera contra gases adicional. Sin embargo, no es necesario que el material seleccionado para el prerrecubrimiento de capa base dúctil contribuya con propiedades de barrera contra gases inherentes. Heretofore, it has been assumed that improved gas barrier properties can be achieved from barrier-coated papers by obtaining improved cellulose-based substrates, which inherently provide gas barrier properties when laminated to any polymer layer, and/or by coating them with thicker layers of the barrier coating materials that have inherent gas barrier properties. However, it has recently been realized that the interface portion between the barrier coatings and the cellulose-based substrate can play a key role in the optimal performance of the subsequently applied coatings, which contribute the most to the gas barrier properties. It has been discovered that optimal performance can be achieved by adding a ductile base layer precoat over the surface of the high-density cellulose-based substrate. By doing so, it has been observed that the barrier qualities of the cellulose-based substrate itself need not be as high, and the amount of gas barrier polymer coating as a barrier precoat can even be reduced. Therefore, the resulting gas barrier properties of a packaging laminate will be enhanced if a ductile base coat precoat is used, even though it does not itself contribute significant gas barrier properties; that is, the gas barrier properties are not inherent to the ductile base coat precoat material(s). The ductile base coat precoat composition should be selected to provide a ductile base as well as a uniform, dense, and compliant precoat surface to receive any additional gas barrier coating. However, the material selected for the ductile base coat precoat need not contribute inherent gas barrier properties.

El material de prerrecubrimiento de capa base dúctil se aplica ventajosamente en forma de una composición acuosa que comprende un material aglutinante polimérico que tiene propiedades de ductilidad inherentes seleccionado del grupo que consiste en látex de copolímero de estireno-butadieno (SB), látex de copolímero de acrilato de estireno (SA), otros látex de polímeros y copolímeros de acrilato, tales como látex de copolímero vinil-acrílico y látex de copolímero de acetato y acrilato de vinilo, y de materiales poliméricos de origen biológico. La primera dispersión acuosa de la composición de prerrecubrimiento de capa base dúctil puede contener además un material de carga, tal como arcilla u otras partículas inorgánicas o pigmentos, y/o fibrillas de celulosa. The ductile basecoat precoat material is advantageously applied in the form of an aqueous composition comprising a polymeric binder material having inherent ductility properties selected from the group consisting of styrene-butadiene copolymer latex (SB), styrene acrylate copolymer latex (SA), other acrylate polymer and copolymer latexes, such as vinyl-acrylic copolymer latex and vinyl acetate acrylate copolymer latex, and polymeric materials of biological origin. The first aqueous dispersion of the ductile basecoat precoat composition may further contain a filler material, such as clay or other inorganic particles or pigments, and/or cellulose fibrils.

El sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera obtenido mediante el método descrito anteriormente y la configuración de capa de recubrimiento, proporciona propiedades de barrera contra gases mejoradas a un material de envasado laminado, así como a recipientes de envasado hechos a partir del mismo, y también pueden mejorar el perfil de reciclabilidad y sostenibilidad de dichos materiales de envasado y recipientes de envasado. The barrier-coated cellulose-based substrate obtained by the above-described method and coating layer configuration provides enhanced gas barrier properties to a laminated packaging material as well as to packaging containers made therefrom, and can also improve the recyclability and sustainability profile of such packaging materials and packaging containers.

Descripción detallada Detailed description

Con la expresión "almacenamiento a largo plazo", utilizada en relación con la presente invención, se entiende que el recipiente de envasado debe poder conservar las cualidades del producto alimenticio envasado, es decir, el valor nutricional, seguridad higiénica y sabor, en condiciones ambientales durante al menos 1 o 2 meses, tal como al menos 3 meses, preferentemente más tiempo, tal como 6 meses, tal como 12 meses o más. By the term "long-term storage" as used in connection with the present invention, it is meant that the packaging container must be able to preserve the qualities of the packaged food product, i.e. nutritional value, hygienic safety and taste, under ambient conditions for at least 1 or 2 months, such as at least 3 months, preferably longer, such as 6 months, such as 12 months or more.

Con la expresión "integridad del envase", generalmente se entiende la impermeabilidad del envase, es decir, la resistencia a la fuga o rotura de un recipiente de envasado. La expresión abarca la resistencia del envase a la intrusión de microbios, tales como bacterias, suciedad y otras sustancias, que pueden deteriorar el producto alimenticio envasado y acortar la vida útil esperada del envase. The term "package integrity" generally refers to the impermeability of the package, i.e., the resistance to leakage or breakage of a packaging container. The term encompasses the package's resistance to the intrusion of microbes, such as bacteria, dirt, and other substances, which can deteriorate the packaged food product and shorten the expected shelf life of the package.

Una contribución importante a la integridad de un envase hecho de un material de envasado laminado es la buena adhesión interna entre capas adyacentes del material laminado. Otra contribución proviene de la resistencia del material a los defectos, tales como poros, rupturas y similares dentro de cada una de las propias capas de material, y otra contribución proviene de la fuerza de las juntas de sellado, mediante la cual el material se sella sobre sí mismo en la formación de un recipiente de envasado. En cuanto al propio material de envasado laminado, la propiedad de integridad se centra principalmente en la adherencia de las respectivas capas de laminado a sus capas adyacentes, así como la capacidad de las capas de material individuales para soportar cargas térmicas y mecánicas, por ejemplo, durante el plegado y sellado para formar recipientes de envasado. Con respecto al sellado de los envases, la integridad se centra principalmente en la calidad de las juntas de sellado, que se garantiza mediante operaciones de sellado robustas y que funcionan bien en las máquinas de llenado, lo que a su vez se garantiza mediante propiedades de termosellado adaptadas adecuadamente del material de envasado laminado. An important contribution to the integrity of a package made from a laminated packaging material is good internal adhesion between adjacent layers of the laminated material. Another contribution comes from the material's resistance to defects, such as pores, tears, and the like, within each of the material layers themselves. Another contribution comes from the strength of the sealing seams, by which the material seals itself to form a packaging container. Regarding the laminated packaging material itself, the integrity property primarily focuses on the adhesion of the respective laminate layers to their adjacent layers, as well as the ability of the individual material layers to withstand thermal and mechanical loads, for example, during folding and sealing to form packaging containers. Regarding the sealing of the packages, integrity primarily focuses on the quality of the sealing seams, which is ensured by robust sealing operations that function well on filling machines, which in turn is ensured by appropriately adapted heat-sealing properties of the laminated packaging material.

La expresión "alimento líquido o semilíquido" se refiere, en general, a productos alimenticios que tienen un contenido fluido que opcionalmente puede contener trozos de alimento. Lácteos y leche, soja, arroz, cereales y bebidas de semillas, zumo, néctar, bebidas sin gas, agua, agua aromatizada, bebidas energéticas, bebidas deportivas, bebidas de café o té, agua de coco, vino, sopas, jalapeños, tomates, salsa (tal como la salsa para pasta), alubias y aceite de oliva son algunos ejemplos no limitativos de los productos alimenticios contemplados. The term "liquid or semi-liquid food" generally refers to food products that have a fluid content that may optionally contain food pieces. Dairy and milk, soy, rice, cereal and seed beverages, juice, nectar, still beverages, water, flavored water, energy drinks, sports drinks, coffee or tea beverages, coconut water, wine, soups, jalapeños, tomatoes, salsa (such as pasta sauce), beans, and olive oil are some non-limiting examples of the food products covered.

Son ejemplos adicionales de otros productos alimenticios sensibles al oxígeno, que es posible envasar y proteger con los materiales de envasado laminados de la presente divulgación, por ejemplo, alimentos secos y/o grasos, tales como leches en polvo y otros alimentos en polvo. Son ejemplos de alimentos grasos el queso, la mantequilla y las cremas para untar. Dichos envases pueden ser envases flow-wrap o envases de tipo "formar, llenar, sellar" (FFS, por sus siglas en inglés), por ejemplo, en bolsas. También puede ser un envase en tarro, bandeja, recipiente para untar con tapa, tubo plegable, envase de tipo concha, funda, sobre o envoltorio. En estas aplicaciones, el material de envasado normalmente experimenta plegado o un tipo de tensión similar (por ejemplo, dobleces, estiramiento), lo que hace que el material de envasado a base del sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera de la presente divulgación sea particularmente adecuado. Additional examples of other oxygen-sensitive food products that can be packaged and protected with the laminated packaging materials of the present disclosure are, for example, dry and/or fatty foods, such as powdered milks and other powdered foods. Examples of fatty foods include cheese, butter, and spreads. Such packaging may be flow-wrap or form-fill-seal (FFS) packaging, for example, pouches. It may also be a jar, tray, lidded spread, collapsible tube, clamshell package, sleeve, sachet, or wrapper. In these applications, the packaging material typically experiences folding or similar stress (e.g., bending, stretching), making the packaging material based on the barrier-coated cellulose-based substrate of the present disclosure particularly suitable.

El término "aséptico" en relación con un material de envasado y un recipiente de envasado se refiere a las condiciones en las que los microorganismos se eliminan, inactivan o destruyen. Son ejemplos de microorganismos las bacterias y las esporas. En general, se usa un proceso aséptico cuando un producto se envasa asépticamente en un recipiente de envasado. Para la asepsia continuada durante la vida útil del envase, las propiedades de integridad del envase son, por supuesto, muy importantes. Para una vida útil a largo plazo de un producto alimenticio envasado, además, puede ser importante que el envase tenga propiedades de barrera contra gases y vapores, tal como contra oxígeno gaseoso, con el fin de conservar su sabor y valor nutricional originales, tal como, por ejemplo, su contenido de vitamina C. The term "aseptic" in relation to a packaging material and a packaging container refers to the conditions under which microorganisms are killed, inactivated, or destroyed. Examples of microorganisms include bacteria and spores. Generally, an aseptic process is used when a product is aseptically packaged in a packaging container. For continued asepsis throughout the shelf life of the package, the integrity properties of the package are, of course, very important. For the long-term shelf life of a packaged food product, it may also be important for the package to have barrier properties against gases and vapors, such as oxygen gas, in order to preserve its original flavor and nutritional value, such as, for example, its vitamin C content.

Por la expresión "capa principal" normalmente se entiende la capa más gruesa o la capa que contiene la mayor cantidad de material en un laminado multicapa, es decir, la capa que más contribuye a las propiedades mecánicas y la estabilidad dimensional del laminado y la estabilidad estructural de los recipientes de envasado obtenidos por plegado a partir del laminado, a base de papel grueso, cartoncillo o cartón. También puede significar una capa que proporciona una mayor distancia de espesor en una estructura intercalada, que interactúa adicionalmente con las capas de revestimiento estabilizadoras, que tienen un módulo de Young más alto, a cada lado de la capa principal, con el fin de conseguir suficientes propiedades mecánicas, tales como la rigidez a la flexión, para conseguir la estabilidad estructural de los recipientes de envasado formados. The term "main layer" generally refers to the thickest layer or the layer containing the largest amount of material in a multilayer laminate, i.e., the layer that contributes most to the mechanical properties and dimensional stability of the laminate and the structural stability of the packaging containers obtained by folding from the laminate, based on thick paper, board, or cardboard. It can also mean a layer providing a greater thickness spacing in a sandwich structure, which additionally interacts with the stabilizing coating layers, which have a higher Young's modulus, on either side of the main layer, in order to achieve sufficient mechanical properties, such as flexural rigidity, to achieve the structural stability of the formed packaging containers.

En el presente documento, la expresión "recubrimiento por dispersión" se refiere a una técnica de recubrimiento en la que se aplica una dispersión, suspensión, emulsión o solución acuosa o sustancialmente acuosa de un polímero a la superficie de una capa de sustrato, por lo general en forma de una banda continua, para formar una película sólida, sustancialmente no porosa, después del secado. Por lo tanto, el término "dispersión" abarca también cualquier suspensión, emulsión o solución o mezclas de las mismas, que sería capaz de proporcionar un recubrimiento de este tipo después del secado. Los alcoholes polivinílicos (PVOH, PVAL) son polímeros típicos adecuados para el recubrimiento por dispersión, pero, por ejemplo, en el caso de altos grados de saponificación, en la práctica pueden ser más bien soluciones de polímeros o mezclas de PVOH disperso y disuelto. Una capa de barrera o un recubrimiento recubiertos por dispersión se forman mediante técnicas de recubrimiento por dispersión, también denominado "recubrimiento de película líquida". Las dispersiones acuosas pueden comprender partículas de polímero finas y, por lo tanto, ser un látex. As used herein, the term "dispersion coating" refers to a coating technique in which an aqueous or substantially aqueous dispersion, suspension, emulsion, or solution of a polymer is applied to the surface of a substrate layer, typically in the form of a continuous web, to form a solid, substantially non-porous film after drying. Therefore, the term "dispersion" also encompasses any suspension, emulsion, or solution, or mixtures thereof, that would be capable of providing such a coating after drying. Polyvinyl alcohols (PVOH, PVAL) are typical polymers suitable for dispersion coating, but, for example, in the case of high degrees of saponification, in practice, they may rather be polymer solutions or mixtures of dispersed and dissolved PVOH. A dispersion-coated barrier layer or coating is formed by dispersion coating techniques, also referred to as "liquid film coating." Aqueous dispersions may comprise fine polymer particles and thus be a latex.

El término "látex", como se usa en el presente documento, se refiere a una composición que comprende una suspensión o dispersión o emulsión acuosa de partículas de polímero, que pueden ser polímeros naturales, polímeros sintéticos, polímeros sintéticos derivados de biomasas o combinaciones de los mismos. The term "latex" as used herein refers to a composition comprising an aqueous suspension or dispersion or emulsion of polymer particles, which may be natural polymers, synthetic polymers, synthetic polymers derived from biomasses, or combinations thereof.

Los gramajes de los papeles se determinaron de acuerdo con el método de ensayo oficial de la norma ISO 536:2019 mediante la unidad g/m2, mientras que el espesor y la densidad se determinaron de acuerdo con la norma ISO 534:2011, mediante las unidades pm (m) y kg/m3, respectivamente. The paper weights were determined according to the official test method of ISO 536:2019 using the unit g/m2, while the thickness and density were determined according to ISO 534:2011, using the units pm (m) and kg/m3, respectively.

Las mediciones del espesor de las capas de polímero recubiertas sobre papel pueden medirse y estimarse tomando muestras de secciones cortadas de la estructura y estudiándolas en un microscopio MEB. El corte puede realizarse, por ejemplo, usando un criomicrótomo. Thickness measurements of polymer layers coated on paper can be measured and estimated by taking samples of cut sections of the structure and examining them under an SEM microscope. Sectioning can be performed, for example, using a cryomicrotome.

La TTO se midió con un equipo Oxtran 2/21 (Mocon) a base de sensores coulométricos y se evaluó de acuerdo con las normas ASTM F1927-14 y ASTM F1307-14. Véase una descripción más detallada de los métodos de ensayo TTO en relación con los Ejemplos. The TTO was measured using an Oxtran 2/21 (Mocon) coulometric sensor and evaluated according to ASTM F1927-14 and ASTM F1307-14. See Examples for a more detailed description of the TTO test methods.

El método para determinar la TTO en material plano identificó la cantidad de oxígeno por superficie y unidad de tiempo al pasar a través de un material a una temperatura definida, una presión atmosférica dada, es decir, a una atmósfera de oxígeno al 21 % (a menos que se indique lo contrario), durante 24 horas. El método para determinar la TTO en los envases identificó la cantidad de oxígeno por unidad de tiempo que ingresa al envase a una temperatura definida, una presión atmosférica dada, es decir, a una atmósfera de oxígeno al 21 % (a menos que se indique lo contrario), durante 24 horas. The method for determining the TTO in flat material identified the amount of oxygen per surface area and unit of time passing through a material at a defined temperature, a given atmospheric pressure, i.e., at a 21% oxygen atmosphere (unless otherwise stated), for 24 hours. The method for determining the TTO in packaging identified the amount of oxygen per unit of time entering the packaging at a defined temperature, a given atmospheric pressure, i.e., at a 21% oxygen atmosphere (unless otherwise stated), for 24 hours.

Se realizaron mediciones de la tasa de transmisión de vapor de agua (TTVA) mediante un instrumento Permatran 3/33 (Mocon) (norma: ASTM F1249-13 usando un sensor infrarrojo modulado para la detección de humedad relativa y medición de TTVA) a 38 °C y un gradiente de humedad relativa de impulso del 90 %. Water vapor transmission rate (WVTR) measurements were made using a Permatran 3/33 (Mocon) instrument (standard: ASTM F1249-13 using a modulated infrared sensor for relative humidity detection and WVTR measurement) at 38 °C and a 90% impulse relative humidity gradient.

La rugosidad de superficie se midió de acuerdo con la norma TAPPI 555 om-15, que es igual que la norma ISO 8791 4. El sustrato a base de celulosa adecuado para portar recubrimientos de barrera para los fines de la invención no se limita a un determinado tipo de papel, pero incluye también otros sustratos a base de celulosa, a base de cualquier tipo de celulosa nativa, celulosa fibrosa o micro/nanofibrilar con diversos grados de cristalinidad. La invención no es aplicable, sin embargo, a sustratos de plásticos o polímeros, tales como películas hechas de polímeros de celulosa regenerados, es decir, disueltos y posteriormente precipitados, químicamente modificados. The surface roughness was measured according to TAPPI standard 555 om-15, which is the same as ISO standard 8791 4. The cellulose-based substrate suitable for carrying barrier coatings for the purposes of the invention is not limited to a certain type of paper, but also includes other cellulose-based substrates, based on any type of native cellulose, fibrous or micro/nanofibrillar cellulose with varying degrees of crystallinity. The invention is not applicable, however, to plastics or polymer substrates, such as films made from regenerated, i.e. dissolved and subsequently precipitated, chemically modified cellulose polymers.

Se ha observado que la combinación de un prerrecubrimiento de capa base y un recubrimiento o recubrimientos de barrera contra gases, como los de la presente invención, puede mejorar las propiedades de barrera contra gases de un sustrato de papel más allá de lo que hasta ahora se creía posible. It has been observed that the combination of a base coat precoat and a gas barrier coating or coatings, such as those of the present invention, can improve the gas barrier properties of a paper substrate beyond what was heretofore thought possible.

Para ser adecuada para una etapa de recubrimiento de barrera final por medio de un proceso de recubrimiento por deposición de vapor, la parte fibrosa de un sustrato debe ser fina, tal como de 60 g/m2 o menos, tal como de 50 g/m2 o menos, preferentemente 45 g/m2 o menos, por razones de eficiencia y economía de producción y para evitar la formación de ampollas en el recubrimiento, debido a que el aire queda atrapado en una parte fibrosa a base de celulosa de un sustrato. Por otra parte, los sustratos a base de celulosa más finos o con un gramaje inferior a 30 g/m2 pueden ser demasiado débiles mecánicamente y/o menos estables en sus dimensiones, cuando se recubren con dispersiones húmedas y posteriormente se secan, presentando por lo tanto problemas de encogimiento o curvatura o incluso roturas de la banda. Por lo tanto, se prefiere más usar sustratos a base de celulosa que tengan un gramaje de 30 a 70 g/m2, tal como de 30 a 65 g/m2, tal como de 35 a 60 g/m2, tal como de 35 a 55 g/m2, tal como de 2 a 50 g/m35. To be suitable for a final barrier coating step by means of a vapor deposition coating process, the fibrous portion of a substrate should be thin, such as 60 g/m2 or less, such as 50 g/m2 or less, preferably 45 g/m2 or less, for reasons of production efficiency and economy and to avoid blistering of the coating due to air being trapped in a cellulose-based fibrous portion of a substrate. On the other hand, thinner cellulose-based substrates or with a basis weight below 30 g/m2 may be mechanically too weak and/or less dimensionally stable when coated with wet dispersions and subsequently dried, thus presenting problems of shrinkage or curling or even web breaks. Therefore, it is more preferred to use cellulose-based substrates having a grammage of 30 to 70 g/m2, such as 30 to 65 g/m2, such as 35 to 60 g/m2, such as 35 to 55 g/m2, such as 2 to 50 g/m35.

Además, el sustrato a base de celulosa prerrecubierto tiene una densidad alta de al menos 900 kg/m3 y también debe tener una superficie densa y lisa, para una mejor interfaz posible con un recubrimiento de barrera contra gases adicional aplicado al mismo. En consecuencia, el sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera debe ser un papel prerrecubierto y calandrado, tal como un papel prerrecubrimiento supercalandrado. La operación de calandrado o supercalandrado, además de una mayor densidad del sustrato, también consigue una unión mejorada entre, o la "integración de", la capa de prerrecubrimiento y la superficie del sustrato de papel. Furthermore, the precoated cellulose-based substrate has a high density of at least 900 kg/m3 and must also have a dense and smooth surface, for the best possible interface with an additional gas barrier coating applied to it. Consequently, the barrier-coated cellulose-based substrate must be a precoated and calendered paper, such as a supercalendered precoated paper. The calendering or supercalendering operation, in addition to increased substrate density, also achieves improved bonding between, or "integration of," the precoat layer and the surface of the paper substrate.

El sustrato a base de celulosa para su uso de acuerdo con la invención, puede formarse a partir de fibras de celulosa que comprendan al menos el 50 % en peso seco de pulpa química, tal como pulpa de sulfato. La pulpa química se usa para obtener tenacidad en un papel para procesos de recubrimiento y conversión a alta velocidad y para su uso en envases finales. The cellulose-based substrate for use according to the invention may be formed from cellulose fibers comprising at least 50% by dry weight of chemical pulp, such as sulfate pulp. The chemical pulp is used to obtain toughness in a paper for high-speed coating and converting processes and for use in final packaging.

La pulpa de sulfato o ''Kraft'' puede ser ventajosa para mejorar el repulpado en el reciclaje y la deshidratación general de las fibras. Sulfate or Kraft pulp can be advantageous for improving repulping in recycling and general fiber dewatering.

Con el fin de reciclar y tener una buena capacidad de deshidratación, las fibras del sustrato a base de celulosa deben tener una Libertad Estándar Canadiense (CSF, por sus siglas en inglés) superior a 300 ml, tal como superior a 350 ml, tal como superior a 400 ml, según lo medido mediante la norma ISO 5267-2:2001. De forma correspondiente, las fibras del sustrato a base de celulosa deben tener un valor Schopper-Riegler inferior a 40 grados SR, tal como inferior a 36 grados SR, tal como inferior a 32 grados SR, como se mide de acuerdo con la norma ISO 5267-1:1999. In order to be recyclable and have good dewaterability, cellulose-based substrate fibers must have a Canadian Standard Freedom (CSF) of greater than 300 ml, such as greater than 350 ml, such as greater than 400 ml, as measured by ISO 5267-2:2001. Correspondingly, cellulose-based substrate fibers must have a Schopper-Riegler value of less than 40 degrees SR, such as less than 36 degrees SR, such as less than 32 degrees SR, as measured according to ISO 5267-1:1999.

La pulpa de madera blanda puede proporcionar propiedades de resistencia/tenacidad al papel resultante y puede estar contenida en la pulpa en al menos el 50 % en peso. Preferentemente por lo tanto, el sustrato a base de celulosa comprende al menos el 50 % en peso, tal como del 60 al 100 % en peso, tal como del 70 al 100 % en peso de celulosa de madera blanda Kraft, tal como celulosa de madera blanda Kraft blanqueada. The softwood pulp can provide strength/toughness properties to the resulting paper and can be contained in the pulp at least 50% by weight. Preferably, therefore, the cellulose-based substrate comprises at least 50% by weight, such as 60 to 100% by weight, such as 70 to 100% by weight of Kraft softwood pulp, such as bleached Kraft softwood pulp.

Se ha observado que para algunos usos, tal como para el envasado impermeable a los líquidos de productos fluidos húmedos, líquidos o viscosos, puede resultar ventajoso usar un sustrato a base de celulosa lo más fino posible, porque entonces podría necesitarse menos polímero en capas impermeables a los líquidos adyacentes o en capas de material termosellable. It has been observed that for some applications, such as liquid-impermeable packaging of wet, liquid or viscous fluid products, it may be advantageous to use as thin a cellulose-based substrate as possible, because then less polymer might be needed in adjacent liquid-impermeable layers or in layers of heat-sealable material.

Para obtener propiedades de barrera óptimas por medio de una cantidad mínima de material de barrera, hasta ahora se ha visto que un recubrimiento de barrera contra gases, que ha recubrirse a unos pocos micrómetros o nanómetros de espesor solamente, sobre un papel o sustrato a base de celulosa, necesita una base adicional de un prerrecubrimiento de capa base dúctil que ha de aplicarse primero al sustrato a base de celulosa. In order to obtain optimal barrier properties by means of a minimum amount of barrier material, it has so far been found that a gas barrier coating, which has to be coated to a thickness of only a few micrometers or nanometers, on a paper or cellulose-based substrate, needs an additional base of a ductile base layer precoat which has to be applied first to the cellulose-based substrate.

El prerrecubrimiento de capa base dúctil puede obtenerse a partir de una composición acuosa que comprende un material aglutinante polimérico que tiene propiedades de ductilidad inherentes seleccionado del grupo que consiste en látex de copolímero de estireno-butadieno (SB), látex de copolímero de acrilato de estireno (SA), otros látex de polímeros y copolímeros de acrilato, tales como látex de copolímero vinil-acrílico y látex de copolímero de acrilato y acetato de vinilo. The ductile base coat precoat may be obtained from an aqueous composition comprising a polymeric binder material having inherent ductility properties selected from the group consisting of styrene-butadiene copolymer latex (SB), styrene acrylate copolymer latex (SA), other polymer latexes and acrylate copolymers, such as vinyl-acrylic copolymer latex and acrylate vinyl acetate copolymer latex.

El prerrecubrimiento de capa base dúctil puede obtenerse a partir de una composición de látex acuosa que comprende un material aglutinante polimérico de origen biológico que tiene propiedades de ductilidad inherentes, seleccionado del grupo que comprende derivados de almidón, poliisopreno, polímeros a base de lignina, alginatos, gomas y proteínas a base de soja y látex de uno o más de dichos materiales aglutinantes poliméricos de origen biológico. The ductile base coat precoat may be obtained from an aqueous latex composition comprising a bio-derived polymeric binder material having inherent ductility properties, selected from the group comprising derivatives of starch, polyisoprene, lignin-based polymers, alginates, soy-based gums and proteins, and latex of one or more of said bio-derived polymeric binder materials.

El prerrecubrimiento de capa base dúctil puede comprender además un material de carga. The ductile base coat precoat may further comprise a filler material.

El prerrecubrimiento de capa base dúctil puede aplicarse mediante técnicas de recubrimiento por dispersión adecuadas, tales como recubrimiento por cuchilla, recubrimiento por varilla, recubrimiento por barra, recubrimiento por rodillo liso, recubrimiento por rodillo inverso, recubrimiento por labio, recubrimiento por cuchilla de aire, recubrimiento por flujo de cortina, métodos de recubrimiento por inmersión y recubrimiento por boquilla de ranura ancha, y posterior secado para evaporar el medio de dispersión, normalmente agua, mediante secado por convección forzada. Preferentemente, el prerrecubrimiento de capa base dúctil se aplica mediante tecnología de recubrimiento por cuchilla o varilla y posterior secado. La expresión recubrimiento por dispersión acuosa incluye el recubrimiento de composiciones acuosas de emulsiones, dispersiones, suspensiones, soluciones y formulaciones de látex poliméricas, y también cuando dichas composiciones comprenden además pigmentos, partículas inorgánicas u otro material de carga. The ductile basecoat precoat may be applied by suitable dispersion coating techniques such as knife coating, rod coating, bar coating, smooth roll coating, reverse roll coating, lip coating, air knife coating, curtain flow coating, dip coating methods and wide slot nozzle coating, and subsequent drying to evaporate the dispersion medium, usually water, by forced convection drying. Preferably, the ductile basecoat precoat is applied by knife or rod coating technology and subsequent drying. The term aqueous dispersion coating includes the coating of aqueous compositions of emulsions, dispersions, suspensions, solutions and polymeric latex formulations, and also when such compositions further comprise pigments, inorganic particles or other filler material.

El prerrecubrimiento de capa base dúctil se obtiene a partir de una composición acuosa de látex, tal como un látex seleccionado del grupo que comprende látex de estireno-butadieno (látex SB), látex de metilestireno-butadieno, látex de acrilato de estireno (látex SA), látex de acrilato, tal como copolímeros vinil-acrílicos y látex de acrilato de acetato de vinilo, látex de estireno-butadieno-acrilonitrilo, látex de estireno-acrilato-acrilonitrilo, látex de estireno-butadienoacrilato-acrilonitrilo, látex de estireno-anhídrido maleico, látex de estireno-acrilato-anhídrido maleico, mezclas de los mismos o látex de origen biológico hecho con materiales poliméricos de origen vegetal. Además, por ejemplo, el látex de estireno-acrilato o el látex de estireno-butadieno pueden derivar, al menos en parte, de biomasa para proporcionar un rendimiento similar con una huella de carbono mejorada. The ductile base coat precoat is obtained from an aqueous latex composition, such as a latex selected from the group comprising styrene-butadiene latex (SB latex), methylstyrene-butadiene latex, styrene acrylate latex (SA latex), acrylate latex, such as vinyl-acrylic copolymers and vinyl acetate acrylate latex, styrene-butadiene-acrylonitrile latex, styrene-acrylate-acrylonitrile latex, styrene-butadieneacrylate-acrylonitrile latex, styrene-maleic anhydride latex, styrene-acrylate-maleic anhydride latex, mixtures thereof or bio-derived latex made from polymeric materials of plant origin. Furthermore, for example, styrene-acrylate latex or styrene-butadiene latex can be derived, at least in part, from biomass to provide similar performance with an improved carbon footprint.

En una realización, el prerrecubrimiento de capa base dúctil puede estar hecho de fuentes de materiales sustancialmente de origen vegetal, mediante la producción de una composición acuosa de látex que comprende una emulsión de un material aglutinante polimérico de origen biológico, tal como seleccionado del grupo que comprende derivados de almidón, incluyendo almidones modificados y almidones reticulados, poliisopreno, polímeros a base de lignina, alginatos y gomas, tales como goma guar, y proteínas a base de soja, incluyendo composiciones de látex del tipo "Ecosphere" de Ecosynthetix, "Vytex" de Vystar, "NeoLigno" de Stora Enso, "OC-Binder" de Organoclick, recubrimientos de superficie "Polygal" de Polygal. La composición de biolátex Ecosphere® de Ecosynthetix es, por ejemplo, un látex acuoso de partículas de almidón reticulado. Un látex puede fabricarse mediante polimerización en emulsión acuosa. Como alternativa, como en el caso de la fabricación de un látex a partir de un biopolímero, el material biopolimérico, tal como el almidón, puede plastificarse bajo fuerza de cizalla hasta obtener un tamaño de partícula adecuado y, posteriormente, reticularse mediante la adición de un agente de reticulación. A continuación, las partículas de biopolímero pueden añadirse a una dispersión de agua para formar un látex acuoso o una suspensión de las partículas. In one embodiment, the ductile basecoat precoat may be made from substantially plant-derived material sources, by producing an aqueous latex composition comprising an emulsion of a bio-derived polymeric binder material, such as selected from the group comprising starch derivatives, including modified starches and crosslinked starches, polyisoprene, lignin-based polymers, alginates, and gums, such as guar gum, and soy-based proteins, including latex compositions of the type "Ecosphere" from Ecosynthetix, "Vytex" from Vystar, "NeoLigno" from Stora Enso, "OC-Binder" from Organoclick, "Polygal" surface coatings from Polygal. The Ecosphere® biolatex composition from Ecosynthetix is, for example, an aqueous latex of crosslinked starch particles. A latex may be manufactured by aqueous emulsion polymerization. Alternatively, as in the case of producing a latex from a biopolymer, the biopolymeric material, such as starch, can be plasticized under shear force to a suitable particle size and subsequently crosslinked by adding a crosslinking agent. The biopolymer particles can then be added to a water dispersion to form an aqueous latex or particle suspension.

Por lo tanto, en una realización, la composición de prerrecubrimiento de capa base dúctil puede estar hecha de un polímero de origen vegetal o biológico y aplicarse en forma de un látex acuoso de dicho polímero. Thus, in one embodiment, the ductile basecoat precoat composition may be made from a polymer of plant or biological origin and applied in the form of an aqueous latex of said polymer.

Por lo tanto, el prerrecubrimiento de capa base dúctil puede estar hecho de una composición de látex acuosa que comprende un material polimérico que tiene propiedades de ductilidad inherentes seleccionado del grupo que consiste en copolímeros de estireno-butadieno (SB), copolímeros de acrilato de estireno (SA), otros polímeros de acrilato y copolímeros de acrilato, tales como copolímeros vinil-acrílicos y copolímeros de acetato y acrilato de vinilo, y de látex acuosos de materiales poliméricos de origen biológico. Therefore, the ductile basecoat precoat may be made of an aqueous latex composition comprising a polymeric material having inherent ductility properties selected from the group consisting of styrene-butadiene copolymers (SB), styrene acrylate copolymers (SA), other acrylate polymers and acrylate copolymers, such as vinyl-acrylic copolymers and vinyl acetate and acrylate copolymers, and aqueous latexes of bio-derived polymeric materials.

En una realización adicional, el prerrecubrimiento de capa base dúctil puede estar hecho de una composición de látex acuosa que comprende un material polimérico de origen biológico que tiene propiedades de ductilidad inherentes seleccionado del grupo que comprende derivados de almidón, incluyendo almidones modificados y almidones reticulados, poliisopreno, polímeros a base de lignina, alginatos, gomas y proteínas a base de soja. In a further embodiment, the ductile basecoat precoat may be made from an aqueous latex composition comprising a bio-derived polymeric material having inherent ductility properties selected from the group comprising starch derivatives, including modified starches and crosslinked starches, polyisoprene, lignin-based polymers, alginates, gums, and soy-based proteins.

En una realización adicional más, el prerrecubrimiento de capa base dúctil puede estar hecho de una composición de látex acuosa que comprende partículas de almidón reticulado. In a still further embodiment, the ductile base coat precoat may be made from an aqueous latex composition comprising crosslinked starch particles.

La composición de látex puede comprender además partículas de carga inorgánicas, tales como arcilla de caolín u otros compuestos de arcilla laminar, partículas de sílice, partículas de talco y/o carbonato de calcio, del 1 al 80 % en peso del contenido seco, tal como del 1 al 70 % en peso, tal como del 1 al 50 % en peso, tal como del 1 al 40 % en peso, tal como del 30 % en peso, tal como del 1 al 20 % en peso del contenido seco. El contenido de carga puede favorecer adicionalmente la ductilidad, proporcionando al mismo tiempo suficiente flexibilidad y reduciendo tensiones en el prerrecubrimiento, de manera que el prerrecubrimiento pueda seguir la parte a base de celulosa del sustrato a medida que se pliega, sin obtener grietas en el propio prerrecubrimiento. The latex composition may further comprise inorganic filler particles, such as kaolin clay or other layered clay compounds, silica particles, talc and/or calcium carbonate particles, from 1 to 80% by weight of the dry content, such as from 1 to 70% by weight, such as from 1 to 50% by weight, such as from 1 to 40% by weight, such as from 30% by weight, such as from 1 to 20% by weight of the dry content. The filler content may further promote ductility while providing sufficient flexibility and reducing stresses in the precoat such that the precoat can follow the cellulose-based portion of the substrate as it is folded, without causing cracks in the precoat itself.

La composición de látex puede como alternativa, o además, comprender material de carga orgánico, tal como celulosa microfibrilada. The latex composition may alternatively, or in addition, comprise organic filler material, such as microfibrillated cellulose.

En una realización, el prerrecubrimiento de capa base dúctil puede comprender del 4 al 45 % en peso, tal como del 4 al 35 % en peso, tal como del 4 al 25 % en peso, tal como del 4 al 20 % en peso, tal como del 4 al 16 % en peso del material aglutinante polimérico que tiene propiedades de ductilidad inherentes, y del 55 al 96 % en peso, tal como del 65 al 96 % en peso, tal como del 75 al 96 % en peso, tal como del 80 al 96 % en peso del material de carga, en peso seco y, opcionalmente, compuestos adicionales, tales como agentes espesantes y compuestos reticulantes, en cantidades de aditivos. Dichas cantidades de aditivos se incluirían solo hasta el 10 % en peso del prerrecubrimiento de capa base dúctil, basándose en el peso seco. In one embodiment, the ductile basecoat precoat may comprise 4 to 45 wt.-%, such as 4 to 35 wt.-%, such as 4 to 25 wt.-%, such as 4 to 20 wt.-%, such as 4 to 16 wt.-% of the polymeric binder material having inherent ductility properties, and 55 to 96 wt.-%, such as 65 to 96 wt.-%, such as 75 to 96 wt.-%, such as 80 to 96 wt.-% of the filler material, on a dry weight basis, and optionally additional compounds, such as thickening agents and crosslinking compounds, in amounts of additives. Such amounts of additives would be included only up to 10 wt.-% of the ductile basecoat precoat, on a dry weight basis.

En otra realización, el prerrecubrimiento de capa base dúctil puede comprender del 10 al 20 % en peso del material aglutinante polimérico que tiene propiedades de ductilidad inherentes, del 75 al 85 % en peso de una carga inorgánica, del 3 al 5 % en peso de un compuesto reticulante, tal como almidón, y del 1 al 2 % en peso de un agente espesante, basándose en el peso seco. In another embodiment, the ductile basecoat precoat may comprise 10 to 20% by weight of the polymeric binder material having inherent ductility properties, 75 to 85% by weight of an inorganic filler, 3 to 5% by weight of a crosslinking compound, such as starch, and 1 to 2% by weight of a thickening agent, based on dry weight.

El material de carga puede ser una carga inorgánica seleccionada del grupo que comprende arcillas, tales como nanoarcillas, incluyendo arcillas de bentonita, arcilla de caolín, talco, CaCO3 y partículas de sílice. The filler material may be an inorganic filler selected from the group comprising clays, such as nanoclays, including bentonite clays, kaolin clay, talc, CaCO3 and silica particles.

Preferentemente, el material de carga puede ser un compuesto laminar inorgánico, tal como arcilla de bentonita o arcilla de caolín. Minerales de arcilla laminares especialmente adecuados pueden ser laponita, caolinita, diquita, nacrita, haloisita, antigorita, crisotilo, pirofilita, montmorillonita, hectorita, saponita, sauconita, mica tetrasilícica de sodio, taeniolita de sodio, mica común, margarita, vermiculita, flogopita, xantofilita y similares. Un tipo específico de dichas partículas laminares de nanoarcilla son las de montmorillonita, por ejemplo, montmorillonita intercambiada con sodio (Na-MMT). Preferably, the filler material may be an inorganic layered compound, such as bentonite clay or kaolin clay. Particularly suitable layered clay minerals may be laponite, kaolinite, dichite, nacrite, halloysite, antigorite, chrysotile, pyrophyllite, montmorillonite, hectorite, saponite, sauconite, sodium tetrasilicate mica, sodium taeniolite, common mica, marguerite, vermiculite, phlogopite, xanthophyllite and the like. A specific type of such layered nanoclay particles are montmorillonite particles, e.g., sodium-exchanged montmorillonite (Na-MMT).

El contenido de cenizas del sustrato a base de celulosa prerrecubierto de este modo puede ser, en consecuencia, del 15 al 25 % en peso, tal como del 15 al 23 % en peso, como se determina mediante la norma ISO1762:2019. El mismo intervalo de contenido de cenizas se aplica a un sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera contra gases y prerrecubierto, es decir, el 15-25 % en peso. The ash content of the cellulose-based substrate precoated in this way can therefore be 15 to 25% by weight, such as 15 to 23% by weight, as determined by ISO 1762:2019. The same ash content range applies to a cellulose-based substrate with a gas barrier coating and precoating, i.e., 15-25% by weight.

La composición de prerrecubrimiento de capa base dúctil se aplica a un gramaje de 2 a 15 g/m2, tal como de 5 a 15 g/m2, tal como de 8 a 15 g/m2, tal como de 10 a 15 g/m2, en peso seco. The ductile basecoat precoat composition is applied at a basis weight of 2 to 15 g/m2, such as 5 to 15 g/m2, such as 8 to 15 g/m2, such as 10 to 15 g/m2, by dry weight.

El polímero del prerrecubrimiento de capa base dúctil puede seleccionarse para presentar una temperatura de transición vítrea de -30 a 30 grados centígrados, tal como de -30 a 20 grados centígrados, para proporcionar ductilidad inherente a un sustrato de papel recubierto con un prerrecubrimiento de capa base del mismo. The ductile basecoat precoat polymer may be selected to have a glass transition temperature of -30 to 30 degrees Celsius, such as -30 to 20 degrees Celsius, to provide inherent ductility to a paper substrate coated with a basecoat precoat thereof.

El sustrato a base de celulosa puede tener además un segundo recubrimiento dúctil en su lado opuesto, que puede ser del mismo tipo que el prerrecubrimiento de capa base dúctil en el primer lado del sustrato. The cellulose-based substrate may further have a second ductile coating on its opposite side, which may be of the same type as the ductile base layer precoat on the first side of the substrate.

La segunda composición de recubrimiento dúctil puede aplicarse por medio de recubrimiento por dispersión acuosa en una cantidad de 1 a 10 g/m2, tal como de 1 a 7 g/m2, tal como de 1 a 6 g/m2, tal como de 1 a 5 g/m2, tal como de 2 a 5 g/m2, en peso seco. Las composiciones de látex particularmente adecuadas pueden describirse como aquellas que tienen una composición química de polímero de látex, un copolímero de estireno-butadieno o un copolímero de estireno-acrílico. Dichos polímeros de látex son miscibles en agua en cualquier proporción. Otros polímeros de látex particularmente adecuados pueden ser dispersiones acuosas aniónicas de copolímeros de acrilato de n-butilo y estireno. The second ductile coating composition may be applied by aqueous dispersion coating in an amount of 1 to 10 g/m2, such as 1 to 7 g/m2, such as 1 to 6 g/m2, such as 1 to 5 g/m2, such as 2 to 5 g/m2, by dry weight. Particularly suitable latex compositions may be described as those having a chemical composition of a latex polymer, a styrene-butadiene copolymer, or a styrene-acrylic copolymer. Such latex polymers are miscible with water in any proportion. Other particularly suitable latex polymers may be anionic aqueous dispersions of copolymers of n-butyl acrylate and styrene.

El prerrecubrimiento de capa base dúctil debe aplicarse directamente sobre, y adyacente a, la superficie del sustrato a base de papel o celulosa. El papel puede permitir que la humedad migre hacia fuera a través del material de envasado laminado, y el material de prerrecubrimiento de capa base dúctil también puede permitir dicha migración de vapor de agua, para evitar la retención desfavorable de humedad cerca de un recubrimiento de barrera sensible a la humedad, por ejemplo, PVOH o EVOH. Cualquier humedad que migre a través del material desde el interior del producto alimenticio líquido en el envase adicionalmente se transportará lentamente a través de la capa de papel y la capa principal de cartoncillo del material de envasado laminado hacia el exterior del recipiente de envasado. El sustrato a base de celulosa y la capa principal de cartoncillo pueden entonces "respirar" la humedad del prerrecubrimiento de barrera y de este modo mantener el contenido de humedad dentro del recubrimiento o recubrimientos de barrera contra gases sustancialmente constante a lo largo del tiempo. The ductile base layer precoat should be applied directly onto and adjacent to the surface of the paper- or cellulose-based substrate. The paper may allow moisture to migrate outward through the laminated packaging material, and the ductile base layer precoat material may also allow such water vapor migration, to prevent unfavorable moisture retention near a moisture-sensitive barrier coating, e.g., PVOH or EVOH. Any moisture that migrates through the material from the interior of the liquid food product in the package will additionally be slowly transported through the paper layer and the main paperboard layer of the laminated packaging material to the exterior of the packaging container. The cellulose-based substrate and the main paperboard layer can then "breathe" moisture from the barrier precoat and thereby maintain the moisture content within the gas barrier coating(s) substantially constant over time.

El prerrecubrimiento de capa base dúctil puede calandrarse después del recubrimiento sobre el sustrato a base de celulosa y el secado por convección forzada. Una operación de calandrado integra además el prerrecubrimiento de capa base dúctil con la superficie de celulosa del sustrato, mejorando la unión de la superficie y al mismo tiempo creando una superficie lisa del prerrecubrimiento de capa base dúctil. La operación de calandrado puede ser una operación de supercalandrado que implica múltiples líneas de contacto de rodillos de alta presión y al menos una línea de contacto de rodillo térmico, tal como más de 4 líneas de contacto de rodillos de alta presión, de manera que la densidad del sustrato a base de celulosa prerrecubierto pueda aumentar a al menos 900 kg/m3, tal como por encima de 1000 kg/m3, tal como por encima de 1100 kg/m3. La temperatura del rodillo térmico puede proporcionar una temperatura de superficie de 100 a 300 °C, tal como de 100 a 240 °C. The ductile basecoat precoat may be calendered after coating onto the cellulose-based substrate and forced convection drying. A calendering operation further integrates the ductile basecoat precoat with the cellulose surface of the substrate, improving surface bonding while creating a smooth surface of the ductile basecoat precoat. The calendering operation may be a supercalendering operation involving multiple high-pressure roll nips and at least one heated roll nip, such as more than four high-pressure roll nips, such that the density of the precoated cellulose-based substrate may be increased to at least 900 kg/m3, such as above 1000 kg/m3, such as above 1100 kg/m3. The heated roll temperature may provide a surface temperature of 100 to 300 °C, such as 100 to 240 °C.

El contenido de sólidos en el recubrimiento de látex acuoso aplicado puede estar en el intervalo del 45 al 70 % en peso, tal como del 45 al 60 % en peso, tal como del 47 al 55 % en peso, tal como del 48 al 51 % en peso. The solids content in the applied aqueous latex coating may be in the range of 45 to 70% by weight, such as 45 to 60% by weight, such as 47 to 55% by weight, such as 48 to 51% by weight.

El tipo de sistema más adecuado para el recubrimiento por dispersión de las composiciones de prerrecubrimiento o recubrimiento dúctiles son los recubridores por cuchilla o los recubridores por varilla, donde se aplica una gran cantidad de composición de recubrimiento al papel y el excedente se retira por raspado nuevamente. La composición de recubrimiento se aplica sobre el sustrato mediante un aplicador. Los aplicadores comunes pueden ser aplicadores a chorro, aplicadores de rodillo y aplicadores de tiempo de permanencia corto (SDTA, por sus siglas en inglés). Una ventaja de los aplicadores de rodillo es que la mala formación de un papel de sustrato es menos crítica para el aplicador de rodillo y, por lo tanto, es ideal cuando se desean recubrimientos gruesos. Las cuchillas que se usan para retirar por raspado la cantidad excesiva de recubrimiento están hechas de acero y pueden estar equipadas con una punta de cerámica que las hace durar más. Después de aplicar el recubrimiento, éste pasa a través de un secador, por lo general un secador IR, secador de aire caliente o secador de cilindro. The most suitable system type for dispersion coating of precoating or ductile coating compositions are knife coaters or stick coaters, where a large amount of coating composition is applied to the paper and the excess is scraped off again. The coating composition is applied to the substrate by an applicator. Common applicators include jet applicators, roller applicators, and short residence time applicators (SDTA). An advantage of roller applicators is that poor substrate paper formation is less critical for the roller applicator, making it ideal when thick coatings are desired. The knives used to scrape off the excess coating are made of steel and may be equipped with a ceramic tip for longer life. After the coating is applied, it passes through a dryer, usually an IR dryer, a hot air dryer, or a cylinder dryer.

El gramaje del sustrato a base de celulosa prerrecubierto dúctil puede ser, en una realización, de 40 a 80 g/m2, tal como de 2 a 75 g/m40, tal como de 2 a 70 g/m40, tal como de 2 a 65 g/m40. The grammage of the ductile pre-coated cellulose-based substrate may be, in one embodiment, from 40 to 80 g/m2, such as from 2 to 75 g/m40, such as from 2 to 70 g/m40, such as from 2 to 65 g/m40.

El espesor del sustrato a base de celulosa prerrecubierto dúctil puede ser de 35 a 70 gm, tal como de 35 a 65 gm, tal como de 40 a 60 gm, tal como de 45 a 60 gm. The thickness of the ductile pre-coated cellulose-based substrate may be 35 to 70 gm, such as 35 to 65 gm, such as 40 to 60 gm, such as 45 to 60 gm.

El primer lado superior del sustrato a base de celulosa prerrecubierto dúctil puede presentar una porosidad muy baja. The first top side of the ductile pre-coated cellulose-based substrate can have very low porosity.

El prerrecubrimiento de capa base dúctil puede aplicarse como una composición de látex acuosa que tiene un contenido de sólidos del 48 al 51 % en peso y una viscosidad Brookfield de 100 a 1000 mPa.s, un pH de 5,5 a 8. Ductile basecoat precoat may be applied as an aqueous latex composition having a solids content of 48 to 51% by weight and a Brookfield viscosity of 100 to 1000 mPa.s, a pH of 5.5 to 8.

El prerrecubrimiento de capa base dúctil puede además aplicarse como una composición acuosa por medio de recubrimiento por cuchilla o varilla, en una cantidad de 5 a 15 g/m2, en peso seco. The ductile base coat precoat may also be applied as an aqueous composition by means of knife or rod coating, in an amount of 5 to 15 g/m2, on a dry weight basis.

El sustrato a base de celulosa secado y prerrecubierto y obtenido de este modo puede supercalandrarse posteriormente, tal como a una presión de línea de contacto de calandria de al menos 100 kN, tal como al menos 200 kN, tal como 300 kN o superior, y a una temperatura de superficie del rodillo térmico de 100 a 300 °C, tal como de 100 a 240 °C, tal como de 150 a 240 °C. El sustrato a base de celulosa que incluye el prerrecubrimiento de capa base dúctil, puede calandrarse para obtener un valor de permeabilidad al aire inferior a 100 nm/(Pa.s), que es el límite inferior del intervalo dentro del cual es aplicable el método de ensayo ISO 5636-5:2013, y además un valor de permeabilidad al aire inferior a 1 nm, tal como de 40 a 900 pm/(Pa.s), tal como de 40 a 800 pm/(Pa.s), tal como de 100 a 700 pm/(Pa.s), tal como de 200 a 500 pm/(Pa.s), como se determina mediante el método de ensayo SCAN-P 26:78. Se cree que la superficie notablemente densa obtenida por la capa base de prerrecubrimiento dúctil del sustrato a base de celulosa de alta densidad promueve adicionalmente el efecto de robustez de las propiedades de barrera contra gases más allá de lo que se ha visto hasta ahora, cuando posteriormente se recubren con capas de barrera contra gases finas. The thus obtained dried and pre-coated cellulose-based substrate may be subsequently supercalendered, such as at a calender nip pressure of at least 100 kN, such as at least 200 kN, such as 300 kN or higher, and at a heat roll surface temperature of 100 to 300 °C, such as 100 to 240 °C, such as 150 to 240 °C. The cellulose-based substrate including the ductile base coat precoat may be calendered to obtain an air permeability value of less than 100 nm/(Pa.s), which is the lower limit of the range within which the ISO 5636-5:2013 test method is applicable, and further an air permeability value of less than 1 nm, such as from 40 to 900 pm/(Pa.s), such as from 40 to 800 pm/(Pa.s), such as from 100 to 700 pm/(Pa.s), such as from 200 to 500 pm/(Pa.s), as determined by the SCAN-P 26:78 test method. It is believed that the remarkably dense surface obtained by the ductile pre-coating base layer of the high-density cellulose-based substrate further promotes the robustness effect of the gas barrier properties beyond what has been seen so far when subsequently coated with thin gas barrier layers.

El sustrato a base de celulosa prerrecubierto dúctil puede tener una rugosidad de superficie del primer lado superior inferior a 100 ml/min Bendtsen, tal como inferior a 80 ml/min Bendtsen, tal como inferior a 50, tal como inferior a 30, tal como inferior a 20 ml/min Bendtsen, como se mide de acuerdo con la norma SS- ISO8791 -2:2013. The ductile pre-coated cellulose-based substrate may have a surface roughness of the first upper side of less than 100 ml/min Bendtsen, such as less than 80 ml/min Bendtsen, such as less than 50, such as less than 30, such as less than 20 ml/min Bendtsen, as measured in accordance with SS-ISO8791-2:2013.

Una medida diferente de la rugosidad de superficie es la rugosidad de superficie de impresión Parker (PPS, por sus siglas en inglés), medida de acuerdo con la norma TAPPI 555 om-15, que es igual que la norma ISO 8791 -4. A different measure of surface roughness is the Parker Print Surface Roughness (PPS), measured according to TAPPI standard 555 om-15, which is the same as ISO standard 8791-4.

La rugosidad PPS de la primera superficie del sustrato a base de celulosa prerrecubrimiento dúctil del lado superior es preferentemente inferior a 3,0 pm, tal como inferior a 2,8 pm, tal como inferior a 2,5 pm, tal como inferior a 2,2 pm, tal como inferior a 2,0 pm, tal como de 1,8 pm o inferior, para un rendimiento de recubrimiento de barrera contra gases mejorada adicionalmente, como se determina mediante el método de ensayo anterior. The PPS roughness of the first surface of the ductile pre-coated cellulose-based substrate on the upper side is preferably less than 3.0 pm, such as less than 2.8 pm, such as less than 2.5 pm, such as less than 2.2 pm, such as less than 2.0 pm, such as 1.8 pm or less, for further improved gas barrier coating performance, as determined by the above test method.

El sustrato a base de celulosa que incluye el prerrecubrimiento de capa base dúctil así como el al menos un recubrimiento de barrera contra gases, puede tener una rugosidad de superficie PPS inferior a 3,0 pm, tal como inferior a 2,8 pm, tal como inferior a 2,5 pm, tal como inferior a 2,2 pm, tal como inferior a 2,0 pm, tal como de 1,8 pm o inferior, como se mide de acuerdo con la norma TAPPI 555 om-15, que es igual que la norma ISO 8791 -44. The cellulose-based substrate including the ductile basecoat precoat as well as the at least one gas barrier coating may have a PPS surface roughness of less than 3.0 pm, such as less than 2.8 pm, such as less than 2.5 pm, such as less than 2.2 pm, such as less than 2.0 pm, such as 1.8 pm or less, as measured in accordance with TAPPI standard 555 om-15, which is the same as ISO standard 8791-44.

La densidad del sustrato a base de celulosa prerrecubierto dúctil puede ser superior a 900 kg/m3, tal como superior a 1000 kg/m3, tal como superior a 1100 kg/m3, tal como superior a 1200 kg/m3. El sustrato a base de celulosa prerrecubierto puede calandrarse, tal como preferentemente supercalandrarse, para obtener alta densidad y lisura de superficie. The density of the ductile precoated cellulose-based substrate may be greater than 900 kg/m3, such as greater than 1000 kg/m3, such as greater than 1100 kg/m3, such as greater than 1200 kg/m3. The precoated cellulose-based substrate may be calendered, preferably supercalendered, to obtain high density and surface smoothness.

Una rugosidad de superficie inferior proporciona una interfaz perfecta para las capas y recubrimientos adyacentes aplicados posteriormente, con un número reducido de imperfecciones tales como poros y desniveles en la capa de recubrimiento. Por consiguiente, el recubrimiento o capa adicional puede aplicarse a una calidad superior, a un espesor inferior o ambos. Para un mismo espesor de recubrimiento de un recubrimiento de barrera contra gases, se obtienen de este modo mejores propiedades de barrera contra el oxígeno en el propio recubrimiento. A lower surface roughness provides a perfect interface for subsequently applied adjacent layers and coatings, with a reduced number of imperfections such as pores and unevenness in the coating layer. Consequently, the additional coating or layer can be applied at a higher grade, at a lower thickness, or both. For the same coating thickness of a gas barrier coating, this results in improved oxygen barrier properties for the coating itself.

El sustrato a base de celulosa prerrecubierto, incluyendo el prerrecubrimiento de capa base dúctil, puede tener una densidad de al menos 950 kg/m3, tal como al menos 1000 kg/m3, tal como al menos 1100 kg/m3, medida de acuerdo con la norma ISO 534:2011, y un gramaje de 35 a 75 g/m2, tal como de 2 a 75 g/m40, tal como de 2 a 70 g/m45, tal como de 2 a 65 g/m45. The pre-coated cellulose-based substrate, including the ductile base coat precoat, may have a density of at least 950 kg/m3, such as at least 1000 kg/m3, such as at least 1100 kg/m3, measured in accordance with ISO 534:2011, and a grammage of 35 to 75 g/m2, such as 2 to 75 g/m40, such as 2 to 70 g/m45, such as 2 to 65 g/m45.

La aplicación del prerrecubrimiento de capa base dúctil, junto con el proceso de calandrado del sustrato a base de celulosa recubierto de este modo, proporciona una ganancia en ductilidad del sustrato a base de celulosa prerrecubierto y en consecuencia también en el material con recubrimiento de barrera contra gases final, lo que dará como resultado propiedades de barrera contra gases mejoradas también en materiales de envasado laminados, de manera que las propiedades sean más resistentes a la rotura, el agrietamiento y los daños en el proceso de conversión en un envase, así como en la manipulación y distribución del envase. The application of the ductile base layer precoat, together with the calendering process of the thus coated cellulose-based substrate, provides a gain in ductility of the precoated cellulose-based substrate and consequently also in the final gas barrier coated material, which will result in improved gas barrier properties also in laminated packaging materials, such that the properties are more resistant to breakage, cracking and damage in the process of converting into a package as well as in the handling and distribution of the package.

La ductilidad aumentada reduce la tendencia del material a formar grietas en el papel y, por lo tanto, también reduce la tendencia a la formación de grietas en los recubrimientos de barrera contra gases, gracias a una redistribución de la tensión y el alargamiento sobre una superficie mayor, por ejemplo, durante operaciones de plegado. Increased ductility reduces the material's tendency to crack in paper and therefore also reduces the tendency for gas barrier coatings to crack, thanks to a redistribution of stress and elongation over a larger surface area, for example, during folding operations.

El al menos un recubrimiento de barrera contra gases, que proporciona al sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera de la invención sus propiedades básicas de barrera contra gases, es un recubrimiento por dispersión de barrera contra gases, aplicado por medio de recubrimiento por dispersión o en solución, y un recubrimiento por deposición de barrera, aplicado por medio de un método de deposición de vapor. The at least one gas barrier coating, which provides the barrier-coated cellulose-based substrate of the invention with its basic gas barrier properties, is a gas barrier dispersion coating, applied by means of dispersion or solution coating, and a barrier deposition coating, applied by means of a vapor deposition method.

Los recubrimientos de barrera contra gases aplicados por medio de recubrimiento por dispersión o en solución acuosa de composiciones de barrera contra gases pueden comprender polímeros que tengan propiedades de barrera contra gases inherentes y que sean seguros para los alimentos y ambientalmente sostenibles tanto en términos de reciclabilidad como en procesos de recubrimiento y laminación industriales. Por lo tanto, dichos polímeros son dispersables en agua y/o solubles en agua y pueden aplicarse mediante un proceso de "recubrimiento por dispersión" acuoso o un proceso denominado "recubrimiento de película líquida". También podrían ser adecuadas composiciones de recubrimiento no acuosas o sólo parcialmente acuosas, tales como aquellas a base de alcoholes o mezclas de alcohol y agua, para conseguir los buenos resultados de la presente invención. Ellas serían, sin embargo, probablemente menos adecuadas desde el punto de vista de la sostenibilidad ambiental, que las composiciones de recubrimiento puramente a base de agua. Gas barrier coatings applied by dispersion coating or in aqueous solution of gas barrier compositions may comprise polymers that have inherent gas barrier properties and are food-safe and environmentally sustainable both in terms of recyclability and in industrial coating and lamination processes. Such polymers are therefore water-dispersible and/or water-soluble and can be applied by an aqueous "dispersion coating" process or a process known as "liquid film coating." Non-aqueous or only partially aqueous coating compositions, such as those based on alcohols or mixtures of alcohol and water, could also be suitable to achieve the good results of the present invention. They would, however, likely be less suitable from the perspective of environmental sustainability than purely water-based coating compositions.

En una realización, el recubrimiento por dispersión de barrera comprende un polímero seleccionado del grupo que consiste en polímeros y copolímeros de alcohol vinílico, tal como del grupo que consiste en alcohol polivinílico (PVOH) y alcohol etilenvinílico (EVOH), almidón, derivados de almidón, xilano, derivados de xilano, celulosa nanofibrilar/celulosa microfibrilar (NFC/MFC) y en mezclas de dos o más de las mismas. In one embodiment, the barrier dispersion coating comprises a polymer selected from the group consisting of vinyl alcohol polymers and copolymers, such as from the group consisting of polyvinyl alcohol (PVOH) and ethylene vinyl alcohol (EVOH), starch, starch derivatives, xylan, xylan derivatives, nanofibrillar cellulose/microfibrillar cellulose (NFC/MFC), and mixtures of two or more thereof.

El recubrimiento por dispersión de barrera se aplica por medio de recubrimiento por dispersión o en solución en una cantidad total de 0,2 a 5 g/m2, tal como de 2 a 5 g/m0,5, tal como de 2 a 4 g/m0,5, tal como de 0,5 a 3,5 g/m2, tal como de 1 a 3,5 g/m2, tal como de 1 a 3 g/m2, en peso seco. The barrier dispersion coating is applied by means of dispersion or solution coating in a total amount of 0.2 to 5 g/m2, such as 2 to 5 g/m0.5, such as 2 to 4 g/m0.5, such as 0.5 to 3.5 g/m2, such as 1 to 3.5 g/m2, such as 1 to 3 g/m2, by dry weight.

Los procesos adecuados para el recubrimiento de composiciones de dispersión/solución de polímeros de barrera contra gases de bajo contenido seco son, en general, cualquier método de recubrimiento en húmedo adecuado, tal como el método de recubrimiento por rodillo de huecograbado, recubrimiento por rodillo liso, recubrimiento por rodillo inverso, recubrimiento con barra de alambre, recubrimiento por cuchilla, recubrimiento por labio, recubrimiento por cuchilla de aire y recubrimiento por flujo de cortina. Los experimentos de la presente invención se realizaron pro medio de recubrimiento con rodillo liso, pero se cree que cualquiera de los métodos de recubrimiento de película líquida anteriores u otros que contribuirían a generar una capa homogénea con una superficie recubierta lisa y uniforme serían adecuados para proporcionar recubrimientos de barrera contra gases de acuerdo con la invención. Suitable processes for coating low dry content gas barrier polymer dispersion/solution compositions are, in general, any suitable wet coating method, such as gravure roll coating, smooth roll coating, reverse roll coating, wire rod coating, knife coating, lip coating, air knife coating, and curtain flow coating. The experiments of the present invention were carried out by means of smooth roll coating, but it is believed that any of the above or other liquid film coating methods which would contribute to generating a homogeneous layer having a smooth and uniform coated surface would be suitable for providing gas barrier coatings in accordance with the invention.

En una realización más específica, las composiciones de recubrimiento por dispersión de barrera se basan en los dos tipos más comunes de polímeros y copolímeros adecuados para el recubrimiento por dispersión, a base de monómeros de alcohol vinílico, es decir, alcohol polivinílico (PVOH) y alcohol etilenvinílico (EVOH). In a more specific embodiment, the barrier dispersion coating compositions are based on the two most common types of polymers and copolymers suitable for dispersion coating, based on vinyl alcohol monomers, i.e., polyvinyl alcohol (PVOH) and ethylene vinyl alcohol (EVOH).

El polímero de barrera contra gases puede ser preferentemente PVOH, porque proporciona buenas propiedades de formación de película, propiedades de barrera contra gases, rentabilidad, compatibilidad con alimentos y propiedades de barrera contra olores. The gas barrier polymer can preferably be PVOH, because it provides good film-forming properties, gas barrier properties, cost-effectiveness, food compatibility, and odor barrier properties.

Una composición de barrera contra gases a base de PVOH funciona mejor cuando el PVOH tiene un grado de saponificación de al menos el 98 %, preferentemente al menos el 99 %, aunque también el PVOH con grados más bajos de saponificación proporcionará propiedades de barrera al oxígeno. A PVOH-based gas barrier composition performs best when the PVOH has a degree of saponification of at least 98%, preferably at least 99%, although PVOH with lower degrees of saponification will also provide oxygen barrier properties.

Por otra parte, el EVOH puede ser ventajoso al proporcionar cierta resistencia a la humedad al material de barrera, puesto que el copolímero comprende unidades de monómero de etileno. La cantidad de unidades de monómero de etileno depende de la elección del grado de EVOH, pero su presencia será a expensas de alguna propiedad de barrera contra el oxígeno, en comparación con el PVOH puro. Los polímeros de EVOH convencionales, normalmente están destinados a la extrusión y no es posible dispersarlos o disolverlos en un medio acuoso con el fin de producir una película de barrera recubierta con película líquida fina de 3,5 g/m2 o inferior. Se cree que el EVOH debe comprender una cantidad bastante alta de unidades de monómero de alcohol vinílico para ser dispersable en agua y que las propiedades deben ser lo más cercanas posible a las de los grados de recubrimiento de película líquida de PVOH. Por lo tanto, una capa de EVOH extruida no es una alternativa a un EVOH con recubrimiento de película líquida, porque tiene inherentemente propiedades menos similares al PVOH que los grados de EVOH para recubrimiento por extrusión, y porque no puede aplicarse en una cantidad rentable por debajo de 5 g/m2 en forma de una única capa mediante recubrimiento por extrusión o laminación por extrusión. On the other hand, EVOH can be advantageous in providing some moisture resistance to the barrier material, since the copolymer comprises ethylene monomer units. The amount of ethylene monomer units depends on the choice of EVOH grade, but their presence will be at the expense of some oxygen barrier properties, compared to neat PVOH. Conventional EVOH polymers are typically intended for extrusion and cannot be dispersed or dissolved in an aqueous medium to produce a thin liquid film-coated barrier film of 3.5 g/m2 or less. It is believed that EVOH must comprise a fairly high amount of vinyl alcohol monomer units to be water-dispersible and that the properties should be as close as possible to those of liquid film coating grades of PVOH. Therefore, an extruded EVOH layer is not an alternative to a liquid film coated EVOH, because it inherently has less PVOH-like properties than extrusion coating EVOH grades, and because it cannot be applied in a cost-effective quantity below 5 g/m2 as a single layer by extrusion coating or extrusion lamination.

La celulosa nanocristalina, NCC, es una forma de nanocelulosa pero no es lo mismo que la "celulosa microfibrilar", "MFC" (CMF) o "celulosa nanofibrilar", "NFC (CNF)". Nanocrystalline cellulose, NCC, is a form of nanocellulose but is not the same as "microfibrillar cellulose", "MFC" (CMF) or "nanofibrillar cellulose", "NFC (CNF)".

Por lo tanto, la MFC/NFC puede contener partículas más largas, las denominadas "fibrillas" que tienen una anchura de 10-1000 nm y una longitud de al menos 1 gm, tal como hasta 10 gm, tal como hasta 100 gm. Therefore, MFC/NFC may contain longer particles, so-called "fibrils" that have a width of 10-1000 nm and a length of at least 1 gm, such as up to 10 gm, such as up to 100 gm.

Tanto MFC como NFC tienen una relación de aspecto de 50 o superior, mientras que NCC/CNC puede definirse como que tiene una relación de aspecto inferior a 50, por ejemplo, de acuerdo con la norma ISO/TS 20477:2017 y el proyecto de norma TAPPI WI3021. Both MFC and NFC have an aspect ratio of 50 or higher, while NCC/CNC can be defined as having an aspect ratio lower than 50, for example, according to ISO/TS 20477:2017 and TAPPI WI3021 draft standard.

El término "NCC", se usa para partículas más cortas y partículas "similares a varillas", que tiene una anchura de 3 100 nm y una longitud de 100 a más de 1000 nm, tal como de 100 a 3000 nm, tal como de 100 a 1000 nm, tal como de 100 a 500 nm. La mayoría de las partículas de NCC en la composición deben tener esta dimensión, puede ser de 100 a 500 nm de longitud, tal como de 100 a 200 nm y con una anchura pequeña de 3 a 100 nm. The term "NCC" is used for shorter particles and "rod-like" particles, which have a width of 3 to 100 nm and a length of 100 to more than 1000 nm, such as 100 to 3000 nm, such as 100 to 1000 nm, such as 100 to 500 nm. The majority of the NCC particles in the composition should have this dimension, it can be 100 to 500 nm in length, such as 100 to 200 nm and with a small width of 3 to 100 nm.

La composición de recubrimiento por dispersión de barrera puede comprender además de aproximadamente el 1 a aproximadamente el 20 % en peso, del compuesto laminar inorgánico basándose en el peso seco del recubrimiento, tales como partículas de nanoarcilla exfoliadas, tales como bentonita. Por lo tanto, la capa de barrera puede incluir de aproximadamente el 99 a aproximadamente el 80 % en peso del polímero basándose en el peso del recubrimiento seco. Un aditivo, tal como un estabilizador de dispersión, antiespumante o similar, también puede incluirse en la composición de barrera contra gases, preferentemente en una cantidad de no más del 1 % en peso basándose en el recubrimiento seco. El contenido seco total de la composición es preferentemente del 5 al 20 % en peso, tal como del 7 al 15 % en peso. The barrier dispersion coating composition may further comprise from about 1 to about 20% by weight of the inorganic layered compound based on the dry weight of the coating, such as exfoliated nanoclay particles, such as bentonite. Thus, the barrier layer may include from about 99 to about 80% by weight of the polymer based on the weight of the dry coating. An additive, such as a dispersion stabilizer, antifoam, or the like, may also be included in the gas barrier composition, preferably in an amount of no more than 1% by weight based on the dry coating. The total dry content of the composition is preferably from 5 to 20% by weight, such as from 7 to 15% by weight.

Un aditivo posible adicional en la composición de prerrecubrimiento de barrera puede ser un polímero o compuesto con grupos ácido carboxílico funcionales, con el fin de mejorar las propiedades de barrera contra el vapor de agua y el oxígeno de un recubrimiento de PVOH. De manera adecuada, dicho polímero con grupos ácido carboxílico funcionales se selecciona de copolímero de ácido acrílico y etileno (EAA) y copolímeros de ácido metacrílico y etileno (EMAA) o mezclas de los mismos. En una realización, una mezcla de capas de barrera de este tipo puede consistir esencialmente en PVOH, EAA y un compuesto laminar inorgánico. El copolímero de EAA puede incluirse en la capa de barrera en una cantidad de aproximadamente el 1-20 % en peso, basándose en el peso del recubrimiento seco. A further possible additive in the barrier precoat composition may be a carboxylic acid-functional polymer or compound, in order to improve the water vapor and oxygen barrier properties of a PVOH coating. Suitably, said carboxylic acid-functional polymer is selected from ethylene acrylic acid copolymer (EAA) and ethylene methacrylic acid copolymers (EMAA), or mixtures thereof. In one embodiment, such a barrier layer mixture may consist essentially of PVOH, EAA, and an inorganic layer compound. The EAA copolymer may be included in the barrier layer in an amount of about 1-20% by weight, based on the weight of the dry coating.

Se cree que algunas propiedades de barrera contra el oxígeno y agua mejoradas adicionalmente pueden ser el resultado de una reacción de esterificación entre el PVOH y el EAA a una temperatura de secado mayor, por lo que el PVOH se reticula mediante cadenas de polímero de EAA hidrófobas, que de este modo se incorporan a la estructura del PVOH. La reticulación puede inducirse como alternativa mediante la presencia de compuestos polivalentes, por ejemplo, compuestos metálicos tales como óxidos metálicos. Dichas mezclas son, sin embargo, más caras debido al coste de los aditivos y pueden ser menos preferidas desde el punto de vista de la reciclabilidad. It is believed that some further improved oxygen and water barrier properties may result from an esterification reaction between PVOH and EAA at a higher drying temperature, whereby the PVOH becomes crosslinked by hydrophobic EAA polymer chains, which are thus incorporated into the PVOH structure. Crosslinking can alternatively be induced by the presence of polyvalent compounds, for example, metallic compounds such as metal oxides. Such mixtures are, however, more expensive due to the cost of additives and may be less preferred from a recyclability standpoint.

Por lo tanto, aunque es más preferible usar un recubrimiento por dispersión de barrera a partir de una composición de PVOH o EVOH puro, también pueden obtenerse resultados de barrera contra gases ventajosos con recubrimientos por dispersión de barrera que comprenden aditivos adicionales como se han descrito anteriormente. Therefore, although it is more preferable to use a barrier dispersion coating from a pure PVOH or EVOH composition, advantageous gas barrier results can also be obtained with barrier dispersion coatings comprising additional additives as described above.

Por lo tanto, el recubrimiento por dispersión de barrera puede aplicarse en una cantidad total de 0,2 a 5 g/m2, tal como de 0,2 a 4 g/m2, más preferentemente de 0,5 a 4 g/m2, tal como de 0,5 a 3,5 g/m2, tal como de 1 a 3 g/m2, en peso seco. Por debajo de 0,2 g/m2, no se conseguirán propiedades de barrera contra gases en absoluto, mientras que por encima de 3,5 g/m2, el recubrimiento puede restarle rentabilidad al laminado de envasado, debido al alto coste de los polímeros de barrera en general y debido al alto coste de la energía para evaporar el líquido. Puede lograrse un nivel reconocible de barrera contra el oxígeno mediante PVOH a 0,5 g/m2 y superior, y normalmente se logra un buen equilibrio entre propiedades de barrera y costes entre 0,5 y 3,5 g/m2. Therefore, the barrier dispersion coating may be applied in a total amount of 0.2 to 5 g/m2, such as 0.2 to 4 g/m2, more preferably 0.5 to 4 g/m2, such as 0.5 to 3.5 g/m2, such as 1 to 3 g/m2, by dry weight. Below 0.2 g/m2, no gas barrier properties will be achieved at all, while above 3.5 g/m2, the coating may make the packaging laminate unprofitable, due to the high cost of barrier polymers in general and the high energy cost of evaporating the liquid. A recognizable level of oxygen barrier can be achieved by PVOH at 0.5 g/m2 and above, and a good balance between barrier properties and cost is typically achieved between 0.5 and 3.5 g/m2.

En una realización, el recubrimiento por dispersión de barrera puede aplicarse en dos o incluso tres etapas consecutivas con secado intermedio, como capas parciales. Cuando se aplica como dos capas parciales o "recubrimientos parciales", cada capa se aplica adecuadamente en cantidades de 0,2 a 2,5 g/m2, preferentemente de 0,5 a 1,5 g/m2, y permite una capa total de mayor calidad a partir de una menor cantidad de composición de barrera contra gases-líquidos. Más preferentemente, las dos capas parciales pueden aplicarse en una cantidad de 0,5 a 1,5 g/m2 cada una. In one embodiment, the barrier dispersion coating may be applied in two or even three consecutive steps with intermediate drying, as partial layers. When applied as two partial layers or "partial coatings," each layer is suitably applied in amounts of 0.2 to 2.5 g/m2, preferably 0.5 to 1.5 g/m2, and allows for a higher quality overall layer from a smaller amount of gas-liquid barrier composition. More preferably, the two partial layers may be applied in an amount of 0.5 to 1.5 g/m2 each.

Por la mejora inesperada de la invención, el recubrimiento por dispersión de barrera por lo tanto no se aplicará directamente sobre el sustrato a base de papel o celulosa, sino que estará precedido por un primer prerrecubrimiento de capa base dúctil de un polímero y una composición de material diferentes a la composición del material de barrera contra gases, para preparar la superficie de sustrato para la aplicación del recubrimiento de barrera contra gases. Se cree que las propiedades particulares de la composición de prerrecubrimiento de capa base dúctil acuosa promueven una superficie superior de capa base densa y uniforme para un recubrimiento de barrera contra gases adicional y una química de adhesión y humectabilidad compatibles para la aplicación posterior de, por ejemplo, un recubrimiento de barrera contra gases a base de alcohol polivinílico. Sin embargo, el principal efecto de mejora es que el primer prerrecubrimiento de capa base dúctil tiene la capacidad de absorber la tensión y el alargamiento sobre el sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera a medida que se pliega y se maltrata, cuando se usa en un material de envasado laminado. By the unexpected improvement of the invention, the barrier dispersion coating will therefore not be applied directly onto the paper or cellulose-based substrate, but will be preceded by a first ductile basecoat precoat of a polymer and material composition different from the composition of the gas barrier material, to prepare the substrate surface for application of the gas barrier coating. It is believed that the particular properties of the aqueous ductile basecoat precoat composition promote a dense and uniform top basecoat surface for further gas barrier coating and compatible adhesion and wettability chemistry for subsequent application of, for example, a polyvinyl alcohol-based gas barrier coating. The primary improving effect, however, is that the first ductile basecoat precoat has the ability to absorb stress and elongation on the barrier-coated cellulose-based substrate as it is folded and abused, when used in a laminated packaging material.

El sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera tiene en su primera superficie superior un primer recubrimiento de un material de barrera contra gases formado por recubrimiento y posterior secado de una dispersión o solución de una composición acuosa de barrera contra gases, y además un recubrimiento por deposición de vapor de un material de barrera contra gases, tal como se selecciona de metales, óxidos metálicos, óxidos inorgánicos y carbono amorfo similar al diamante, aplicado sobre el primer recubrimiento por dispersión de barrera. The barrier-coated cellulose-based substrate has on its first upper surface a first coating of a gas barrier material formed by coating and then drying a dispersion or solution of an aqueous gas barrier composition, and further a vapor deposition coating of a gas barrier material, as selected from metals, metal oxides, inorganic oxides, and diamond-like amorphous carbon, applied over the first barrier dispersion coating.

Por lo tanto, el sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera puede recubrirse con un material de barrera contra gases por medio de un recubrimiento por deposición de vapor sobre su superficie superior a un espesor de 2 a 80 nm, tal como de 2 a 50 nm, tal como de 2 a 45 nm. Therefore, the barrier-coated cellulose-based substrate can be coated with a gas barrier material by vapor deposition coating on its upper surface at a thickness of 2 to 80 nm, such as 2 to 50 nm, such as 2 to 45 nm.

El recubrimiento de barrera depositado por vapor que finalmente se aplicará sobre la superficie superior del sustrato a base de celulosa, se aplica por medio de deposición física de vapor (PVD, por sus siglas en inglés) o deposición química de vapor (CVD, por sus siglas en inglés), por ejemplo, mediante deposición química de vapor potenciada por plasma (PECVD, por sus siglas en inglés). The vapor-deposited barrier coating that will ultimately be applied to the top surface of the cellulose-based substrate is applied by means of physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD), for example, plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD).

En general, por debajo de 5 nm, las propiedades de barrera pueden ser demasiado bajas para ser útiles y, por encima de 200 nm, tal como por encima de 100 nm, tal como por encima de 50 nm, dependiendo del tipo de recubrimiento por deposición de vapor, el recubrimiento de barrera puede ser menos flexible y, por lo tanto, más propenso a agrietarse cuando se aplica sobre un sustrato flexible y también costaría más. In general, below 5 nm, the barrier properties may be too low to be useful and above 200 nm, such as above 100 nm, such as above 50 nm, depending on the type of vapor deposition coating, the barrier coating may be less flexible and therefore more prone to cracking when applied over a flexible substrate and would also cost more.

Otros ejemplos de recubrimientos por deposición de vapor son los recubrimientos de óxido de aluminio (AlOx, Al2O3) y óxido de silicio (SiOx). En general, dichos recubrimientos por PVD de dichos óxidos son más frágiles y menos adecuados para su incorporación en materiales de envasado mediante laminación, mientras que las capas metalizadas como excepción tienen propiedades mecánicas adecuadas para el material de laminación a pesar de estar hechas por PVD. Other examples of vapor deposition coatings include aluminum oxide (AlOx, Al2O3) and silicon oxide (SiOx) coatings. In general, these PVD coatings are more brittle and less suitable for incorporation into packaging materials by lamination, while metallized layers, as an exception, have mechanical properties suitable for lamination materials despite being PVD coated.

Normalmente, una capa metalizada de aluminio tiene inherentemente una porción de superficie delgada que consiste en un óxido de aluminio debido a la naturaleza del proceso de recubrimiento por metalización utilizado. Typically, a metallized layer of aluminum inherently has a thin surface portion consisting of an aluminum oxide due to the nature of the metallization coating process used.

En una realización, se ha aplicado una capa metalizada de aluminio de este tipo a una densidad óptica (DO) de 1,8 a 2,5, preferentemente de 1,9 a 2,2. A una densidad óptica inferior a 1,8, las propiedades de barrera de la película metalizada pueden ser demasiado bajas. Por encima de 2,5, por otra parte, la capa de metalización puede volverse quebradiza y la termoestabilidad durante el proceso de metalización será baja debido a la mayor carga de calor al metalizar la película de sustrato durante un tiempo más prolongado. La calidad y la adhesión del recubrimiento pueden verse afectadas negativamente. In one embodiment, such a metallized aluminum layer has been applied at an optical density (OD) of 1.8 to 2.5, preferably 1.9 to 2.2. At an optical density below 1.8, the barrier properties of the metallized film may be too low. Above 2.5, on the other hand, the metallization layer may become brittle, and the thermostability during the metallization process will be low due to the higher heat load when metallizing the substrate film for a longer period of time. The quality and adhesion of the coating may be adversely affected.

Pueden aplicarse otros recubrimientos por medio de un método de deposición química de vapor potenciada por plasma (PECVD), en donde un vapor de un compuesto se deposita sobre el sustrato en circunstancias más o menos oxidantes. También pueden aplicarse recubrimientos de óxido de silicio (SiOx), por ejemplo, mediante un proceso de PECVD, pudiendo obtenerse después muy buenas propiedades de barrera bajo determinadas condiciones de recubrimiento y recetas de gas. Other coatings can be applied using a plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method, in which a compound vapor is deposited onto the substrate under more or less oxidizing conditions. Silicon oxide (SiOx) coatings can also be applied, for example, using a PECVD process, and very good barrier properties can then be achieved under certain coating conditions and gas recipes.

DLC define una clase de material de carbono amorfo (carbono similar a diamante) que muestra algunas de las propiedades típicas del diamante. Preferentemente, un gas de hidrocarburo, tal como, por ejemplo, acetileno o metano, se usa como gas de proceso en un plasma para producir un recubrimiento de capa de barrera de carbono hidrogenado amorfo aplicado mediante un proceso de vacío de PECVD, es decir, un DLC. Los recubrimientos de DLC aplicados mediante PECVD al vacío proporcionan una buena adhesión a las capas de polímero o adhesivo adyacentes laminados posteriormente en un material de envasado laminado. Se obtiene una adhesión particularmente buena a las capas de polímero adyacentes, con poliolefinas y, en particular, polietileno y copolímeros a base de polietileno. DLC defines a class of amorphous carbon (diamond-like carbon) materials that exhibit some of the typical properties of diamond. Preferably, a hydrocarbon gas, such as, for example, acetylene or methane, is used as the process gas in a plasma to produce a barrier layer coating of amorphous hydrogenated carbon applied by a vacuum PECVD process, i.e., a DLC. DLC coatings applied by vacuum PECVD provide good adhesion to adjacent polymer or adhesive layers subsequently laminated into a laminated packaging material. Particularly good adhesion to adjacent polymer layers is obtained with polyolefins, and in particular polyethylene and polyethylene-based copolymers.

El al menos un recubrimiento de barrera contra gases comprende un recubrimiento por dispersión de barrera, aplicado en primer lugar por medio de recubrimiento por dispersión o en solución sobre la capa base dúctil, prerrecubrimiento y un recubrimiento por deposición de barrera, posteriormente se aplica por medio de un método de deposición de vapor, sobre el recubrimiento por dispersión de barrera. The at least one gas barrier coating comprises a barrier dispersion coating, first applied by means of dispersion or solution coating onto the ductile base layer, pre-coating and a barrier deposition coating, subsequently applied by means of a vapor deposition method, onto the barrier dispersion coating.

Puede proporcionarse además un sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera, que comprende además un recubrimiento de capa base dúctil aplicado también sobre el lado posterior del sustrato. Un recubrimiento dúctil adicional de este tipo en el otro lado del sustrato a base de celulosa garantiza un rendimiento óptimo ante un mayor abuso y formación de pliegues de un material de envasado laminado que comprende el sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera, de manera que se obtengan mejores propiedades de barrera contra el oxígeno de los recipientes de envasado finalmente formados y llenados. A barrier-coated cellulose-based substrate may also be provided, further comprising a ductile base layer coating also applied to the back side of the substrate. Such an additional ductile coating on the other side of the cellulose-based substrate ensures optimal performance against increased abuse and creasing of a laminated packaging material comprising the barrier-coated cellulose-based substrate, so that improved oxygen barrier properties of the ultimately formed and filled packaging containers are achieved.

Por lo tanto, el lado posterior del sustrato también puede recubrirse opcionalmente con al menos un recubrimiento de barrera contra gases de al menos un material de barrera contra gases como se define en cualquiera de las realizaciones anteriores. Therefore, the back side of the substrate may also optionally be coated with at least one gas barrier coating of at least one gas barrier material as defined in any of the above embodiments.

El sustrato a base de celulosa recubierto con barrera contra gases obtenido mediante el método anterior, proporciona por lo tanto un TTO bajo y un TTVA bajo excelentes también después de la laminación en un material de envasado laminado y además después de las operaciones de formación de pliegues y sellado de un material laminado de este tipo en envases. The gas barrier coated cellulose-based substrate obtained by the above method therefore provides excellent low TTO and low TTVA also after lamination in a laminated packaging material and furthermore after the folding and sealing operations of such a laminated material in packaging.

Un material de envasado laminado a base de cartón para el envasado de productos sensibles al oxígeno puede comprender una capa principal de papel o cartoncillo, una primera capa de material impermeable a los líquidos, más externa, una segunda capa de material impermeable a los líquidos más interna y, dispuesto en el lado interior de la capa principal de papel o cartoncillo, hacia el interior de un recipiente de envasado hecho a partir del material de envasado, entre la capa principal y la segunda capa más interna, el sustrato a base de celulosa recubierto con barrera de la invención. A laminated paperboard-based packaging material for packaging oxygen-sensitive products may comprise a main paper or paperboard layer, a first, outermost, liquid-impermeable layer of material, a second, innermost, liquid-impermeable layer of material, and, disposed on the inner side of the main paper or paperboard layer, towards the interior of a packaging container made from the packaging material, between the main layer and the second, innermost layer, the barrier-coated cellulose-based substrate of the invention.

Una capa principal de papel o cartoncillo puede tener un espesor de aproximadamente 100 gm hasta aproximadamente 600 gm, y un peso de superficie de aproximadamente 100-500 g/m2, preferentemente aproximadamente 200-300 g/m2 y puede ser un papel o cartoncillo convencional de calidad de envasado adecuada. A main layer of paper or board may have a thickness of about 100 gm to about 600 gm, and a surface weight of about 100-500 g/m2, preferably about 200-300 g/m2 and may be a conventional paper or board of suitable packaging quality.

Para el envasado aséptico de bajo coste y a largo plazo de alimentos líquidos, puede usarse un laminado de envasado más fino, que tenga una capa central de papel más fina. Los recipientes de envasado hechos de dichos laminados de envasado no tienen forma de pliegue y son más similares a bolsas flexibles con forma de almohada. Un papel adecuado para dichos envases de tipo bolsa tiene por lo general un peso de superficie de aproximadamente 50 a aproximadamente 140 g/m2, preferentemente de aproximadamente 70 a aproximadamente 120 g/m2, más preferentemente de 70 a aproximadamente 110 g/m2. Como el sustrato con recubrimiento de barrera en la presente invención en sí mismo puede contribuir con cierta estabilidad al material laminado, la capa de papel correspondiente a una capa "principal" puede ser incluso más fina e interactuar con el sustrato de barrera a base de celulosa en una interacción intercalada para producir un material de envasado laminado que tenga todas las propiedades mecánicas deseadas. For low-cost, long-term aseptic packaging of liquid foods, a thinner packaging laminate may be used, having a thinner paper core layer. Packaging containers made from such packaging laminates are not pleated and are more similar to pillow-shaped, flexible pouches. A suitable paper for such pouch-type packages typically has a surface weight of about 50 to about 140 g/m2, preferably about 70 to about 120 g/m2, more preferably about 70 to about 110 g/m2. Since the barrier-coated substrate in the present invention may itself contribute some stability to the laminate, the paper layer corresponding to a "core" layer may be even thinner and interact with the cellulose-based barrier substrate in an interleaved interaction to produce a laminated packaging material having all of the desired mechanical properties.

El sustrato a base de celulosa o papel con recubrimiento de barrera puede unirse a la capa principal mediante un adhesivo intermedio o una capa de unión de polímero termoplástico, uniendo de este modo la superficie sin recubrimiento del papel con recubrimiento de barrera a la capa principal. La capa de unión puede ser una capa de poliolefina, tal como, en particular, una capa de un copolímero o combinación de poliolefina, tal como incluyendo en la mayoría unidades de monómero de etileno. La capa de unión puede unir la capa principal al sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera mediante laminación por extrusión en estado fundido del polímero de unión fundido en forma de una capa entre las bandas y presionando simultáneamente las tres capas juntas, mientras se envía a través de una línea de contacto de rodillo de laminación bajo enfriamiento simultáneo, proporcionando de este modo una estructura laminada mediante laminación por extrusión. La laminación por extrusión en estado fundido requiere una cantidad suficiente de polímero fundido, en este caso normalmente una poliolefina, tal como polietileno de baja densidad, para unir entre sí las dos superficies más frías. Una cantidad suficiente es normalmente de 12 a 20 g/m2, posiblemente de 12 a 15 g/m2. The barrier-coated cellulose-based or paper-based substrate may be bonded to the main layer by an intermediate adhesive or a thermoplastic polymer tie layer, thereby bonding the uncoated surface of the barrier-coated paper to the main layer. The tie layer may be a polyolefin layer, such as, in particular, a layer of a polyolefin copolymer or blend, such as one comprising ethylene monomer units in the majority. The tie layer may bond the main layer to the barrier-coated cellulose-based substrate by melt extrusion lamination of the molten tie polymer as a layer between the webs and simultaneously pressing the three layers together, while being sent through a laminating roll nip under simultaneous cooling, thereby providing a laminated structure by extrusion lamination. Melt extrusion lamination requires a sufficient amount of molten polymer, in this case typically a polyolefin, such as low-density polyethylene, to bond the two cooler surfaces together. A sufficient amount is usually 12 to 20 g/m2, possibly 12 to 15 g/m2.

Otras capas de unión o amarre adecuadas en el interior del material laminado, tal como, por ejemplo, entre la capa principal o central y el sustrato a base de celulosa recubierto con barrera, o entre la capa impermeable a los líquidos más interna y termosellable y el sustrato de papel con recubrimiento de barrera, también pueden denominarse polímeros termoplásticos adhesivos, tales como poliolefinas modificadas, que se basan principalmente en copolímeros de LDPE o LLDPE o, copolímeros de injerto con unidades monoméricas que contienen grupos funcionales, tales como grupos funcionales carboxílicos o glicidilo, por ejemplo, monómeros de ácido (met)acrílico o monómeros de anhídrido maleico (MAH), (es decir, copolímero de etileno-ácido acrílico (EAA) o copolímero de etileno-ácido metacrílico (EMAA)), copolímero de etileno-glicidil(met)acrilato (EG(M)A) o polietileno injertado con MAH (MAH-g-PE). Otro ejemplo de dichos polímeros modificados o polímeros adhesivos son los llamados ionómeros o polímeros de ionómero. Preferentemente, la poliolefina modificada es un copolímero de ácido acrílico de etileno (EAA) o un copolímero de ácido metacrílico de etileno (EMAA). Other suitable bonding or tie layers within the laminate material, such as for example between the main or core layer and the barrier coated cellulose based substrate, or between the innermost heat-sealable liquid impermeable layer and the barrier coated paper substrate, may also be referred to as adhesive thermoplastic polymers, such as modified polyolefins, which are mainly based on LDPE or LLDPE copolymers or graft copolymers with monomer units containing functional groups, such as carboxylic or glycidyl functional groups, for example (meth)acrylic acid monomers or maleic anhydride (MAH) monomers, (i.e. ethylene-acrylic acid copolymer (EAA) or ethylene-methacrylic acid copolymer (EMAA)), ethylene-glycidyl(meth)acrylate copolymer (EG(M)A) or MAH-grafted polyethylene (MAH-g-PE). Another example of such modified polymers or adhesive polymers are the so-called ionomers or ionomer polymers. Preferably, the modified polyolefin is an ethylene-acrylic acid copolymer (EAA) or an ethylene-methacrylic acid copolymer (EMAA).

El sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera puede unirse a la capa principal mediante la aplicación en húmedo de una dispersión acuosa de una composición adhesiva que comprende un aglutinante de polímero adhesivo sobre una de las superficies de la banda que ha de laminarse y presionando las dos bandas de papel entre sí mientras se hacen avanzar a través de una línea de contacto de un rodillo de laminación, proporcionando de este modo una estructura laminada mediante laminación en húmedo. La humedad de la composición adhesiva acuosa se absorbe en la red de celulosa fibrosa de las dos capas de papel y se evapora parcialmente con el tiempo, durante los procesos de laminación posteriores. Por lo tanto, no sería necesaria una etapa de secado forzado. El sustrato a base de celulosa recubierto con barrera puede por lo tanto laminarse a la capa principal de 0,5 a 6 g/m2, tal como de 1 a 5 g/m2, tal como de 1 a 5 g/m2, en peso seco, de una composición de unión interyacente que comprende un aglutinante seleccionado del grupo que consiste en polímeros y copolímeros acrílicos, almidón, derivados de almidón, derivados de celulosa, polímeros y copolímeros de acetato de vinilo, polímeros y copolímeros de alcohol vinílico, copolímeros de látex de estireno-acrílico o látex de estireno-butadieno o biolátex adhesivos. Para obtener el mejor perfil ambiental y de sostenibilidad posible, se prefieren los aglutinantes adhesivos que proceden de plantas o de fuentes no fósiles. The barrier-coated cellulose-based substrate may be bonded to the main ply by wet-applying an aqueous dispersion of an adhesive composition comprising an adhesive polymer binder to one of the surfaces of the web to be laminated and pressing the two paper webs together as they are advanced across a nip of a laminating roll, thereby providing a laminated structure by wet lamination. The moisture in the aqueous adhesive composition is absorbed into the fibrous cellulose network of the two paper plies and partially evaporates over time during subsequent lamination processes. Therefore, a forced drying step would not be necessary. The barrier-coated cellulose-based substrate may therefore be laminated to the main layer of 0.5 to 6 g/m2, such as 1 to 5 g/m2, such as 1 to 5 g/m2, by dry weight, of an interjacent binding composition comprising a binder selected from the group consisting of acrylic polymers and copolymers, starch, starch derivatives, cellulose derivatives, vinyl acetate polymers and copolymers, vinyl alcohol polymers and copolymers, styrene-acrylic latex or styrene-butadiene latex copolymers or bio-latex adhesives. In order to obtain the best possible environmental and sustainability profile, adhesive binders that are derived from plants or non-fossil sources are preferred.

Una cantidad tan baja de una composición de unión interyacente sólo puede aplicarse mediante recubrimiento por dispersión o en solución acuosa de un aglutinante polimérico, y no es posible su aplicación mediante recubrimiento por extrusión o laminación por extrusión de una masa fundida de polímero de una sola capa debido a la naturaleza del proceso de extrusión de capa fundida. Puesto que las superficies de las capas que se han de unirse están hechas ambas de celulosa, dicha laminación en húmedo se realiza mediante la absorción del medio acuoso en las respectivas capas de celulosa, y por lo tanto puede formarse una capa de unión delgada y seca en la interfaz entre las dos capas. Such a low quantity of an interjacent bonding composition can only be applied by dispersion coating or in aqueous solution of a polymer binder, and its application by extrusion coating or extrusion lamination of a single-layer polymer melt is not possible due to the nature of the melt-layer extrusion process. Since the surfaces of the layers to be bonded are both made of cellulose, such wet lamination is carried out by absorption of the aqueous medium into the respective cellulose layers, and thus a thin, dry bonding layer can be formed at the interface between the two layers.

Los materiales adecuados para las capas impermeables a los líquidos más externas e internas pueden ser polímeros termoplásticos, tales como poliolefinas tales como polietileno y homo o copolímeros de polipropileno, preferentemente polietilenos y más preferentemente polietilenos seleccionados del grupo que consiste en polietileno de baja densidad (LDPE), LDPE lineal (LLDPE), polietilenos de metaloceno de catalizador de sitio único (m-LLDPE) y mezclas o copolímeros de los mismos. Dichos polímeros termoplásticos también tienen la ventaja de ser fácilmente soldables, es decir, sellables por calor, a los mismos o similares polímeros y a otros materiales con comportamiento termoplástico. De acuerdo con una realización, la capa termosellable más externa e impermeable a los líquidos puede ser un LDPE, mientras que la capa impermeable a los líquidos termosellable más interna puede ser una composición de combinación de m-LLDPE y LDPE para obtener propiedades óptimas de laminación y termosellado. Suitable materials for the outermost and innermost liquid-impermeable layers may be thermoplastic polymers, such as polyolefins such as polyethylene and homo- or copolymers of polypropylene, preferably polyethylenes and more preferably polyethylenes selected from the group consisting of low-density polyethylene (LDPE), linear LDPE (LLDPE), single-site catalyst metallocene polyethylenes (m-LLDPE), and blends or copolymers thereof. Such thermoplastic polymers also have the advantage of being readily weldable, i.e., heat-sealable, to the same or similar polymers and to other materials with thermoplastic behavior. According to one embodiment, the outermost, liquid-impermeable, heat-sealable layer may be an LDPE, while the innermost, heat-sealable, liquid-impermeable layer may be a blend composition of m-LLDPE and LDPE to obtain optimal lamination and heat-sealing properties.

La capa más externa puede ser simplemente protectora hacia líquidos y suciedad, de manera que cualquier sellado de la superficie exterior a otra superficie o elemento, tal como un dispositivo de apertura o similar, se realizará mediante un pegamento o termofusible adicional. Para el envasado de productos con menores requisitos con respecto a la resistencia de los sellos y la impermeabilidad, esto también es válido con respecto a la segunda capa más interna. Para el envasado de productos fluidos líquidos, semilíquidos, viscosos y alimentos húmedos, las cualidades del recipiente de envasado dependen más de que la segunda capa más interna también sea termosellable para producir envases fuertes e impermeables que puedan transportar el producto lleno en todas las circunstancias de manipulación y distribución y, por lo tanto, puede requerirse que la segunda capa más interna sea impermeable a los líquidos y termosellable. The outermost layer may simply be protective against liquids and dirt, such that any sealing of the outer surface to another surface or element, such as an opening device or the like, will be achieved by means of an additional glue or hot melt. For the packaging of products with lower requirements regarding seal strength and impermeability, this also applies to the second, innermost layer. For the packaging of fluid, semi-liquid, or viscous products and moist foods, the qualities of the packaging container depend more on the second, innermost layer also being heat-sealable to produce strong, impermeable packages that can transport the filled product under all handling and distribution circumstances. Therefore, the second, innermost layer may be required to be both liquid-impermeable and heat-sealable.

Los mismos materiales termoplásticos, como se han enumerado con respecto a las capas más externas y más internas, tales como poliolefinas y, en particular, materiales a base de polietileno, también puede ser adecuados para unir capas en el interior del material laminado, es decir, entre una capa principal o central, tal como papel o cartoncillo, y el sustrato de celulosa con recubrimiento de barrera. Por lo tanto, la capa de unión termoplástica puede ser una capa de polietileno, tal como una capa de polietileno de baja densidad (LDPE). The same thermoplastic materials, as listed with respect to the outermost and innermost layers, such as polyolefins and, in particular, polyethylene-based materials, may also be suitable for bonding layers within the laminate, i.e., between a primary or core layer, such as paper or paperboard, and the barrier-coated cellulose substrate. Thus, the thermoplastic bonding layer may be a polyethylene layer, such as a low-density polyethylene (LDPE) layer.

La segunda capa de poliolefina termosellable impermeable a los líquidos más interna puede ser una película prefabricada que comprenda las mismas poliolefinas o similares, como se ha descrito anteriormente, para mejorar la robustez de las propiedades mecánicas del material de envasado. Debido al proceso de fabricación en operaciones de soplado y colada de películas, y a las etapas posteriores opcionales de operación de orientación de películas, los polímeros de dichas películas adquieren propiedades diferentes de las que son posibles a partir de capas de poliolefina recubiertas simplemente por (co)extrusión. Por lo tanto, una película de polímero prefabricada de este tipo puede contribuir a la robustez mecánica de un material de envasado laminado y a la resistencia mecánica, la integridad del envase y a la pérdida adicionalmente reducida de las propiedades de barrera de los recipientes de envasado formados y llenos del material de envasado laminado. The second, innermost, liquid-impermeable, heat-sealable polyolefin layer may be a prefabricated film comprising the same or similar polyolefins as described above, to enhance the robustness of the mechanical properties of the packaging material. Due to the manufacturing process in film blow-casting operations, and the optional subsequent film orientation operation steps, the polymers of such films acquire different properties than are possible from coated polyolefin layers simply by (co)extrusion. Therefore, such a prefabricated polymer film can contribute to the mechanical robustness of a laminated packaging material and to the mechanical strength, package integrity, and further reduced loss of barrier properties of packaging containers formed and filled with the laminated packaging material.

Un material de envasado laminado puede tener una película de polímero prefabricada laminada entre el sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera y la segunda capa de material impermeable a los líquidos más interna, para mejorar la robustez de las propiedades mecánicas del material de envasado laminado. Una película prefabricada tiene un mayor grado de orientación del polímero del que está hecha y, por lo tanto, tiene propiedades mecánicas diferentes a las de una capa simplemente recubierta por extrusión o laminada por extrusión del mismo polímero o del polímero correspondiente. Por lo tanto, mediante la incorporación de una película de este tipo en la estructura, el material laminado en su conjunto puede hacerse más fuerte y más resistente al duro tratamiento posterior del material. Dichas películas prefabricadas pueden evitarse en el material, ya que añaden costes tanto desde el punto de vista del abastecimiento de materiales como desde el punto de vista de la operación de laminación. Las películas prefabricadas pueden tener diferentes propiedades mecánicas y pueden variar de películas resistentes orientadas biaxialmente, obtenidas por simple extrusión de películas coladas a películas fabricadas mediante soplado de película y orientación polimérica inherente que se produce en ese proceso, o con orientación posterior adicional. Como alternativa, pueden usarse materiales poliméricos que simplemente estén recubiertos o laminados por extrusión. A laminated packaging material may have a prefabricated polymer film laminated between the barrier-coated cellulose-based substrate and the innermost liquid-impermeable second layer of material to enhance the robustness of the laminated packaging material's mechanical properties. A prefabricated film has a higher degree of orientation of the polymer from which it is made and therefore has different mechanical properties than a layer simply extrusion-coated or extrusion-laminated of the same or corresponding polymer. Therefore, by incorporating such a film into the structure, the overall laminated material can be made stronger and more resistant to the harsh subsequent processing of the material. Such prefabricated films can be avoided in the material, as they add costs both from the perspective of material sourcing and the lamination operation. Prefabricated films can have different mechanical properties and can range from biaxially oriented tough films obtained by simple extrusion of cast films to films manufactured by blown film with the inherent polymeric orientation produced in that process, or with additional subsequent orientation. Alternatively, polymeric materials that are simply extrusion coated or laminated can be used.

La segunda capa más interna de un material termosellable e impermeable a los líquidos puede ser una poliolefina, preferentemente una combinación de polietileno de baja densidad, LDPE, y polietileno de baja densidad lineal catalizado por metaloceno (usando un catalizador de sitio único o de geometría restringida), m-LLDPE. Este es el tipo de polímero más utilizado hoy en día para la capa más interna, para lograr las mejores propiedades equilibradas de impermeabilidad a los líquidos y termosellabilidad, y que genera la mejor integridad de envase posible de los recipientes de envasado termosellados. Al elegir cuidadosamente la composición de esta capa, la cantidad de polímero en esta capa puede optimizarse para que sea lo más baja posible y al mismo tiempo producir envases fuertes y fiables llenos de producto. The second, innermost layer of a heat-sealable, liquid-impermeable material can be a polyolefin, preferably a blend of low-density polyethylene, LDPE, and metallocene-catalyzed linear low-density polyethylene (using a single-site or constrained-geometry catalyst), m-LLDPE. This is the most commonly used polymer type today for the innermost layer, achieving the best balanced liquid-impermeability and heat-sealability properties, and generating the best possible package integrity for heat-sealed packaging containers. By carefully choosing the composition of this layer, the amount of polymer in this layer can be optimized to be as low as possible while still producing strong, reliable product-filled containers.

La segunda capa de material impermeable a los líquidos termosellable más interna puede ser, o comprender, una película de polímero prefabricada, que comprende un material polimérico termoplástico termosellable y, opcionalmente, una capa adicional de un material para proporcionar una robustez mejorada de las propiedades mecánicas del material de envasado laminado. The second innermost heat-sealable liquid-impermeable layer of material may be, or comprise, a prefabricated polymer film, comprising a heat-sealable thermoplastic polymeric material and, optionally, an additional layer of a material to provide improved robustness of the mechanical properties of the laminated packaging material.

El fin de uno cualquiera de los ejemplos específicos de laminados enumerados anteriormente, consiste en añadir propiedades complementarias al material de envasado laminado, cuando se usa únicamente el sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera como tal, como material de barrera contra gases en la estructura laminada, o en donde el recubrimiento aplicado proporciona sólo algunas propiedades de barrera contra gases, o cuando el recubrimiento sólo tiene materiales de barrera contra gases sensibles a la humedad. Al laminar el sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera a una película de polímero adicional, que puede añadir resistencia a la humedad o propiedades de barrera contra el vapor de agua adicionales, los al menos dos materiales de barrera diferentes pueden interactuar para proporcionar propiedades de barrera totales potenciadas adicionales a la estructura de laminado total. Ejemplos típicos de películas prefabricadas de este tipo, añadiendo al menos propiedades de barrera hacia el vapor de agua, pueden ser películas metalizadas y películas de polímeros que incluyen materiales de carga, tales como cargas minerales en forma de escamas u otras partículas pequeñas, que ayudan a retrasar la difusión del vapor de agua a través de la estructura laminada. La capa de unión necesaria entre el sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera y la película de barrera adicional puede garantizar dichas propiedades de barrera potenciadas, puesto que la capa de unión interyacente actúa como un "colchón" y además como una "interfaz de migración de gas o vapor" en la estructura laminada. The purpose of any one of the specific examples of laminates listed above is to add complementary properties to the laminated packaging material, when only the barrier-coated cellulose-based substrate is used as a gas barrier material in the laminated structure, or where the applied coating provides only some gas barrier properties, or where the coating only has moisture-sensitive gas barrier materials. By laminating the barrier-coated cellulose-based substrate to an additional polymer film, which can add moisture resistance or additional water vapor barrier properties, the at least two different barrier materials can interact to provide additional enhanced overall barrier properties to the overall laminate structure. Typical examples of such prefabricated films, adding at least water vapor barrier properties, can be metallized films and polymer films that include fillers, such as mineral fillers in the form of flakes or other small particles, that help retard the diffusion of water vapor through the laminated structure. The necessary bonding layer between the barrier-coated cellulose-based substrate and the additional barrier film can ensure such enhanced barrier properties, since the interjacent bonding layer acts as a "cushion" and also as a "gas or vapor migration interface" in the laminate structure.

Lo capas impermeables a los líquidos más externas y más internas, y las capas de laminación en el interior de la estructura de laminado, normalmente e inherentemente no añaden propiedades de barrera altas a las moléculas de gas migratorias o a las moléculas pequeñas. Su fin es proporcionar una barrera directa para que el agua en forma líquida no penetre en el material principal a base de celulosa y otras capas de papel. Las capas de barrera contra los líquidos también evitan que el vapor de agua migre a la celulosa hasta el punto de que se humedezca, pero no son capaces de mantener el contenido de humedad de la estructura laminada en cero o en el nivel bajo del papel "seco" (que es de aproximadamente el 7-8 % en un entorno a temperatura ambiente, es decir, a 23 grados C y una humedad relativa (HR) del 50 %. El contenido de humedad en el material de cartón laminado de un recipiente de envasado lleno de líquido por lo general es bastante alto y se produce una migración a través del material, a menos que se incluya una barrera contra el vapor de agua adicional, tal como una lámina de aluminio, una capa de metalización depositada por vapor, otro recubrimiento por deposición de vapor, una capa de material inorgánico u otra capa de material polimérico. The outermost and innermost liquid-impermeable layers, and the lamination layers within the laminate structure, typically and inherently do not provide high barrier properties to migrating gas molecules or small molecules. Their purpose is to provide a direct barrier to liquid water penetrating the cellulose-based core material and other paper layers. Liquid barrier layers also prevent water vapor from migrating into the cellulose to the point of wetting, but they are not able to maintain the moisture content of the laminated structure at zero or at the low level of "dry" paper (which is approximately 7-8% in a room temperature environment, i.e., 23 degrees C and 50% relative humidity (RH). The moisture content in the laminated board material of a liquid-filled packaging container is usually quite high, and migration through the material will occur unless an additional water vapor barrier is included, such as an aluminum foil, a vapor-deposited metallization layer, another vapor deposition coating, a layer of inorganic material, or another layer of polymeric material.

Un material de envasado laminado como se ha descrito anteriormente puede proporcionar una buena integridad cuando se transforma en recipientes de envasado llenos, mediante una buena adhesión entre las capas adyacentes dentro de la construcción laminada y proporcionando una buena calidad de los recubrimientos de barrera y del prerrecubrimiento de capa base dúctil, cada uno y en combinación. Especialmente, para el envasado de líquidos y alimentos húmedos, es importante que la adhesión entre capas dentro del material de envasado laminado, así como las propiedades de barrera contra el oxígeno gaseoso, se mantenga también en condiciones de envasado en húmedo. A laminated packaging material as described above can provide good integrity when formed into filled packaging containers, through good adhesion between adjacent layers within the laminated construction and by providing good quality of the barrier coatings and the ductile base layer precoat, both individually and in combination. Particularly for the packaging of liquids and moist foods, it is important that the interlayer adhesion within the laminated packaging material, as well as the oxygen gas barrier properties, be maintained even under moist packaging conditions.

Un recipiente de envasado formado a partir de un material de envasado laminado descrito puede sellarse parcialmente, llenarse de alimento líquido o semilíquido y posteriormente sellarse, mediante el sellado del material de envasado sobre sí mismo, opcionalmente en combinación con una abertura de plástico o parte superior del envase. A packaging container formed from a described laminated packaging material can be partially sealed, filled with liquid or semi-liquid food and subsequently sealed, by sealing the packaging material onto itself, optionally in combination with a plastic opening or top of the package.

Para concluir, pueden obtenerse envases robustos y fiables para el envasado de alimentos líquidos con una vida útil y un almacenamiento a largo plazo mediante el sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera y el material de envasado laminado que lo comprende, como se define mediante la invención, gracias a las propiedades de barrera mejoradas en general, que se mantienen incluso durante el plegado del material de envasado. La estructura del material de envasado laminado funciona mejor para la formación de envases con forma plegada, tanto en lo que respecta a la buena adhesión entre el sustrato con recubrimiento de barrera y las otras capas del material laminado como en lo que respecta a la contribución mejorada a las propiedades de barrera contra gases del propio sustrato con recubrimiento de barrera. Esto último se debe probablemente a una mayor flexibilidad y resistencia a la tensión y la deformación, gracias al prerrecubrimiento de capa base dúctil en el sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera. Se ha observado que el prerrecubrimiento dúctil puede evitar que el recubrimiento de barrera y las capas impermeables a los líquidos más internas se alarguen hasta un grado que dé como resultado la aparición de grietas. Lo más probable es que el prerrecubrimiento dúctil redistribuya la tensión y el alargamiento locales altos en el sustrato a base de celulosa, el recubrimiento de barrera y las capas impermeables a los líquidos más internas durante el plegado. El nivel de alargamiento se hace entonces menor y se distribuye sobre un área mayor. In conclusion, robust and reliable packages for packaging liquid foods with long-term shelf life and storage can be obtained using the barrier-coated cellulose-based substrate and the laminated packaging material comprising it, as defined by the invention, thanks to the overall improved barrier properties, which are maintained even during folding of the packaging material. The structure of the laminated packaging material works better for forming folded-shaped packages, both with regard to the good adhesion between the barrier-coated substrate and the other layers of the laminate and with regard to the improved contribution to the gas barrier properties of the barrier-coated substrate itself. The latter is likely due to greater flexibility and resistance to tension and deformation, thanks to the ductile base layer pre-coating on the barrier-coated cellulose-based substrate. It has been observed that the ductile pre-coating can prevent the barrier coating and the innermost liquid-impermeable layers from elongating to an extent that results in cracking. The ductile precoating most likely redistributes the high local stress and elongation in the cellulose-based substrate, the barrier coating, and the innermost liquid-impermeable layers during bending. The elongation level then becomes lower and is distributed over a larger area.

Ejemplos y descripción de realizaciones preferidas Examples and description of preferred embodiments

A continuación, se describirán realizaciones preferidas de la invención con referencia a los dibujos, en los que: Preferred embodiments of the invention will now be described with reference to the drawings, in which:

la Fig. 1a muestra esquemáticamente en sección transversal realizaciones de sustratos a base de celulosa con recubrimiento de barrera de acuerdo con la invención, Fig. 1a shows schematically in cross-section embodiments of cellulose-based substrates with barrier coating according to the invention,

la Fig. 2a muestra una vista esquemática, en sección transversal de un ejemplo de un material de envasado laminado, que comprende el sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera de la Fig. 1a, Fig. 2a shows a schematic, cross-sectional view of an example of a laminated packaging material, comprising the barrier-coated cellulose-based substrate of Fig. 1a,

la Fig. 3a muestra esquemáticamente un método, para recubrir por dispersión una capa base o una composición de prerrecubrimiento de barrera sobre un sustrato a base de celulosa, Fig. 3a schematically shows a method for dispersion coating a base coat or a barrier precoat composition onto a cellulose-based substrate,

la Fig. 3b muestra esquemáticamente un método, para recubrimiento por (co)extrusión en estado fundido de una o más capas de un polímero termoplástico impermeable a los líquidos y termosellable sobre un sustrato de banda, para formar las capas más internas y más externas de un laminado de envasado de la invención, Fig. 3b schematically shows a method, for melt (co)extrusion coating one or more layers of a liquid-impermeable and heat-sealable thermoplastic polymer onto a web substrate, to form the innermost and outermost layers of a packaging laminate of the invention,

la Fig. 4a muestra una vista esquemática de una planta para recubrimiento por deposición física de vapor (PVD), mediante el uso de una pieza de evaporación de metal sólido, sobre una película de sustrato, Fig. 4a shows a schematic view of a plant for physical vapor deposition (PVD) coating, using a solid metal evaporation piece, on a substrate film,

la Fig.4b muestra una vista esquemática de una planta para recubrimiento por deposición química de vapor potenciada por plasma (PECVD), por medio de un plasma magnetrónico, sobre una película de sustrato, Fig. 4b shows a schematic view of a plant for plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) coating, by means of a magnetron plasma, on a substrate film,

las Fig. 5a, 5b, 5c y 5d muestran ejemplos típicos de recipientes de envasado producidos a partir de un material de envasado laminado que comprende un sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera de acuerdo con la invención, Fig. 5a, 5b, 5c and 5d show typical examples of packaging containers produced from a laminated packaging material comprising a cellulose-based substrate with barrier coating according to the invention,

la Fig. 6 muestra el principio de cómo se fabrican dichos recipientes de envasado a partir del laminado de envasado en un proceso continuo, alimentado por rodillo, de formación, llenado y sellado, Fig. 6 shows the principle of how such packaging containers are manufactured from the packaging laminate in a continuous, roll-fed, form-fill-seal process,

la Fig. 7 es un diagrama que muestra el efecto de la rugosidad de superficie sobre la tasa de transmisión de oxígeno de diferentes sustratos de papel, y Fig. 7 is a diagram showing the effect of surface roughness on the oxygen transmission rate of different paper substrates, and

la Fig. 8 muestra esquemáticamente en sección transversal una realización de un sustrato a base de celulosa prerrecubierto con una capa base dúctil. Fig. 8 shows a schematic cross-sectional view of an embodiment of a cellulose-based substrate pre-coated with a ductile base layer.

Ejemplos Examples

Ejemplo 1 Example 1

Se evaluaron las características de las propiedades del papel a escala de laboratorio para proporcionar el sustrato a base de celulosa más adecuado para la presente invención. The paper property characteristics were evaluated on a laboratory scale to provide the most suitable cellulose-based substrate for the present invention.

La Tabla 1 a continuación muestra las principales propiedades utilizadas para seleccionar el sustrato de papel más adecuado. Se sometieron a ensayo varias estructuras de papel con respecto a su porosidad (representada por la resistencia al aire de Gurley), sus características de resistencia mecánica (representada por la elongación y la absorción de energía de tracción-TEA) y su lisura de superficie (representada por los valores de rugosidad de Bendtsen y PPS). La porosidad de un papel puede medirse como resistencia del aire con la unidad s/(100 ml) determinada mediante la norma Tappi T460 om-02, o como permeabilidad del aire con la unidad gm/(Pa s), como se determina mediante la norma ISO5036-5:2013. Para papeles con muy baja porosidad, la permeabilidad al aire, con la unidad gm/(Pa s), nm/(Pas) o pm/(Pas), se determina mediante la norma SCAN-P 26:78. Table 1 below shows the main properties used to select the most suitable paper substrate. Various paper structures were tested with respect to their porosity (represented by Gurley air resistance), their mechanical strength characteristics (represented by elongation and tensile energy absorption-TEA), and their surface smoothness (represented by Bendtsen and PPS roughness values). The porosity of a paper can be measured as air resistance with the unit s/(100 ml) determined using the Tappi T460 om-02 standard, or as air permeability with the unit gm/(Pa s), as determined by the ISO5036-5:2013 standard. For papers with very low porosity, the air permeability, with the unit gm/(Pa s), nm/(Pas), or pm/(Pas), is determined using the SCAN-P 26:78 standard.

Entre los papeles analizados, las estructuras que presentaron la menor porosidad, con el valor de resistencia al aire Gurley más alto, a veces ni siquiera detectable mediante el equipo debido a un valor demasiado alto, fueron los papeles 1, 2 y 11. Among the papers analyzed, the structures that presented the lowest porosity, with the highest Gurley air resistance value, sometimes not even detectable by the equipment due to an excessively high value, were papers 1, 2 and 11.

Tabla 1: Sustratos de papel evaluados con diferentes propiedades de porosidad, resistencia mecánica y rugosidad de superficie Table 1: Paper substrates evaluated with different porosity, mechanical strength and surface roughness properties

(*) Propiedades que por su alto valor superaron el límite de detección del equipo. (*) Properties that due to their high value exceeded the detection limit of the equipment.

GPP significa papel a prueba de grasa, CP significa papel prerrecubierto y NC significa papel no recubierto. GPP stands for greaseproof paper, CP stands for pre-coated paper, and NC stands for uncoated paper.

Se encontró que la combinación más adecuada de las propiedades de papel evaluadas fue la descrita en K en la Tabla 1 anterior. Para confirmar que la estructura era la más adecuada para la aplicación de barrera contra gases, se aplicaron las formulaciones de prerrecubrimiento de capa base y de recubrimiento de barrera contra gases para validar los niveles de transmisión de oxígeno logrados con la base de papel seleccionada. El prerrecubrimiento de capa base dúctil y los recubrimientos de barrera se aplicaron en el lado del fieltro, es decir, el lado superior, de los papeles. The most suitable combination of the evaluated paper properties was found to be that described in K in Table 1 above. To confirm that the structure was the most suitable for gas barrier application, the base layer precoat and gas barrier coating formulations were applied to validate the oxygen transmission levels achieved with the selected paper base. The ductile base layer precoat and barrier coatings were applied to the felt side, i.e., the top side, of the papers.

En la Tabla 2 se muestra un resumen de los análisis realizados para papeles recubiertos. Se evaluó la rugosidad de superficie de los papeles prerrecubiertos en PPS. El efecto del prerrecubrimiento de capa base sobre la rugosidad del papel representa el cambio (en %) de la rugosidad, medido para papeles recubiertos, en comparación con la rugosidad medida para papeles sin recubrir. Table 2 shows a summary of the analyses performed on coated papers. The surface roughness of the precoated papers was evaluated in PPS. The effect of the base coat precoat on paper roughness represents the change (in %) in roughness, measured for coated papers, compared to the roughness measured for uncoated papers.

Los sustratos de papel (A, B, F, G y K) se recubrieron además con una o dos capas de una solución de barrera contra gases de celulosa nanocristalina, NCC, por sus siglas en inglés, (espesor en húmedo total de ~ 25 pm). Los recubrimientos se evaluaron en cuanto a peso del recubrimiento, rugosidad, aceite del kit, resistencia a la grasa y barrera contra el oxígeno. La evaluación de estas propiedades de recubrimiento de barrera indica los efectos del tipo de hoja de papel base y de su rugosidad inicial sobre el rendimiento de recubrimiento de barrera contra gases posterior. The paper substrates (A, B, F, G, and K) were further coated with one or two layers of a nanocrystalline cellulose (NCC) gas barrier solution (total wet thickness of ~25 pm). The coatings were evaluated for coating weight, roughness, kit oil, grease resistance, and oxygen barrier. Evaluation of these barrier coating properties indicates the effects of the base paper sheet type and its initial roughness on the subsequent gas barrier coating performance.

Los aceites del kit se evaluaron de acuerdo con la norma Tappi T559 pm96 (ensayo KIT). En este ensayo, la mezcla de disolventes orgánicos se deja gotear sobre la superficie de los papeles recubiertos, seguido de inspección de si los disolventes orgánicos han penetrado la capa de barrera y son absorbidos por el papel. Para esta evaluación, se usaron mezclas de ensayo KIT de grado 7-12. The kit oils were evaluated according to Tappi standard T559 pm96 (KIT test). In this test, the organic solvent mixture is dripped onto the surface of the coated papers, followed by inspection to determine whether the organic solvents have penetrated the barrier layer and are absorbed by the paper. For this evaluation, KIT test mixtures of grades 7-12 were used.

Las propiedades de barrera contra el oxígeno para la Tabla 2 se evaluaron de acuerdo con las normas ASTM D3985 y F1927-50, usando un instrumento sensor MOCON, Ox-T ran modelo 2/22. Las mediciones se tomaron a 23 °C y una humedad relativa del 70 % a 101,32 kPa (1 atm), es decir, oxígeno al 100 %. Para papeles con mayor rugosidad de superficie inicial, la TTO se midió después de aplicar 2 capas de recubrimiento (debido a que 1 capa no logró formar una buena barrera). Para papeles con baja rugosidad de superficie, se evaluaron muestras con 1 capa de recubrimiento (debido a la buena formación de barrera). The oxygen barrier properties for Table 2 were evaluated according to ASTM D3985 and F1927-50 using a MOCON Ox-T ran Model 2/22 sensor instrument. Measurements were taken at 23°C and 70% relative humidity at 101.32 kPa (1 atm), i.e., 100% oxygen. For papers with higher initial surface roughness, the OTO was measured after two coating coats (because one coat failed to form a good barrier). For papers with low surface roughness, samples with one coating coat were evaluated (due to good barrier formation).

Tabla 2: Resumen de los análisis realizados para los papeles recubiertos seleccionados para aplicación de barrera Table 2: Summary of the analyses performed for the coated papers selected for barrier application

El efecto de la rugosidad sobre la tasa de transmisión de oxígeno de los papeles con recubrimiento de barrera se muestra en la Figura 7. The effect of roughness on the oxygen transmission rate of barrier-coated papers is shown in Figure 7.

Como se muestra en la Tabla 2 y como se observó, la rugosidad de superficie del papel sustrato tiene un efecto sustancial sobre el rendimiento de la barrera final después del recubrimiento. En primer lugar, cuanto mayor es la rugosidad de superficie del papel base, se necesita un mayor peso del recubrimiento de barrera contra gases aplicado, aunque incluso cuando en húmedo, se aplicaron espesores superiores a los diferentes papeles. Esto se puede observarse para los papeles A y B, que tienen una rugosidad de superficie relativamente alta y, en consecuencia, requieren pesos de recubrimiento de barrera contra gases elevados. Además, en papeles con mediciones de rugosidad más elevadas, por lo general >3 pm (PPS) como se observa para A y B, la solución de barrera de recubrimiento de NCC redujo la rugosidad del papel. Para papeles con baja rugosidad de superficie, hay un ligero aumento en la rugosidad, pero en términos de pm, la rugosidad permanece muy baja. As shown in Table 2 and as observed, the surface roughness of the substrate paper has a substantial effect on the final barrier performance after coating. First, the higher the surface roughness of the base paper, the higher the weight of applied gas barrier coating required, although even when wet, higher thicknesses were applied to the different papers. This can be observed for papers A and B, which have relatively high surface roughness and consequently require high gas barrier coating weights. Furthermore, for papers with higher roughness measurements, typically >3 pm (PPS) as observed for A and B, the NCC barrier coating solution reduced the paper roughness. For papers with low surface roughness, there is a slight increase in roughness, but in terms of pm, the roughness remains very low.

En segundo lugar, como puede observarse en la Tabla 2 y la Figura 7, cuanto menor sea la rugosidad del papel base (por lo general < 3 pm), mejor será el rendimiento de la barrera después de la aplicación de la barrera. Para estructuras de papel tales como G y K, con baja rugosidad, puede observarse que sólo una capa de recubrimiento fue suficiente para lograr barreras excelentes contra el oxígeno y la grasa, mientras que para los papeles A y B, se logró una barrera contra el oxígeno insuficiente, aunque se aplicó un peso de recubrimiento alto. Esto implica que no sólo mejora el rendimiento de la barrera, sino que también se reduce el número de capas necesarias para formar la barrera. Después de probar la resistencia a la grasa de los papeles, todos los papeles demostraron una excelente barrera contra la grasa (KIT 12). Asimismo, todos los papeles, excepto el papel F, demostraron resistencia a la grasa después de la formación de dobleces del papel. Parece que la rugosidad del papel tiene menor efecto sobre la barrera de grasa en comparación con la barrera contra el oxígeno. Second, as can be seen in Table 2 and Figure 7, the lower the roughness of the base paper (typically < 3 µm), the better the barrier performance after barrier application. For paper structures such as G and K, with low roughness, it can be seen that only one coating layer was sufficient to achieve excellent oxygen and grease barriers, whereas for papers A and B, an insufficient oxygen barrier was achieved, even though a high coating weight was applied. This implies that not only is the barrier performance improved, but also the number of layers required to form the barrier is reduced. After testing the grease resistance of the papers, all papers demonstrated an excellent grease barrier (KIT 12). Likewise, all papers, except paper F, demonstrated grease resistance after paper creasing. It appears that paper roughness has a smaller effect on the grease barrier compared to the oxygen barrier.

El rendimiento del papel F fue diferente al de los otros papeles sometidos a ensayo. Con baja rugosidad, el papel F mostró un rendimiento de barrera insuficiente en términos de transmisión de oxígeno y resistencia a la grasa. Basándose en las propiedades del Papel K, combinando una rugosidad de superficie baja con una porosidad baja y proporcionando buenas propiedades de barrera al oxígeno, puede concluirse que no sólo la rugosidad afecta al rendimiento de la barrera, sino también la composición del papel, es decir, su porosidad, y la composición de su superficie. The performance of Paper F differed from that of the other papers tested. With low roughness, Paper F showed insufficient barrier performance in terms of oxygen transmission and grease resistance. Based on the properties of Paper K, combining low surface roughness with low porosity and providing good oxygen barrier properties, it can be concluded that not only roughness affects barrier performance, but also the composition of the paper, i.e., its porosity, and the composition of its surface.

La rugosidad de superficie del papel es un parámetro muy importante que afectará a la eficacia de la capa de barrera aplicada, en términos de número de capas aplicadas, peso de recubrimiento aplicado y rendimiento de la barrera. Se requiere un valor de rugosidad PPS inferior a 3 pm para poder recubrir con una sola capa y lograr un buen rendimiento de barrera. La rugosidad de superficie no es el único parámetro importante que considerar, ya que la composición y las propiedades de resistencia de cada papel también pueden afectar al rendimiento. The surface roughness of the paper is a very important parameter that will affect the effectiveness of the applied barrier layer, in terms of the number of layers applied, the weight of the coating applied, and the barrier performance. A PPS roughness value of less than 3 pm is required to achieve a single-layer coating and achieve good barrier performance. Surface roughness is not the only important parameter to consider, as the composition and strength properties of each paper can also affect performance.

Por lo tanto, después de estudiar y evaluar todas las estructuras del sustrato de papel descritas anteriormente y considerando la combinación de propiedades de resistencia al aire del papel, es decir, porosidad, rugosidad de superficie y rendimiento del papel en ensayos de barrera después de su aplicación sobre papel, la estructura de papel denominada K se eligió como la estructura más adecuada para continuar los estudios de aumento de escala y diseñar una prueba de concepto para la validación del rendimiento de barrera. Therefore, after studying and evaluating all the paper substrate structures described above and considering the combination of air resistance properties of paper, i.e., porosity, surface roughness and paper performance in barrier tests after its application on paper, the paper structure named K was chosen as the most suitable structure to continue scale-up studies and design a proof of concept for barrier performance validation.

El papel K está prerrecubierto y supercalandrado, teniendo una densidad superior a 1100 kg/m3 y se produce a partir de pulpa Kraft de madera blanda al 100 %. K paper is pre-coated and supercalendered, having a density greater than 1100 kg/m3 and is produced from 100% softwood Kraft pulp.

Ejemplo 2 Example 2

El papel de alta densidad prerrecubierto K está prerrecubierto en ambos lados, tiene un gramaje de 55 g/m2 y todo su contenido es repulpable. La Figura 8 representa la estructura del papel fino prerrecubierto K, determinado como la mejor combinación para garantizar el rendimiento de otros recubrimientos de barrera contra gases aplicados sobre su superficie superior. La estructura que se muestra en la figura 8 tiene recubrimientos dúctiles aplicados a las superficies del lado superior así como del lado inferior del papel, lo que se describirá a continuación. Estos recubrimientos de capa base dúctil permiten una combinación óptima de baja porosidad y rugosidad para lograr el rendimiento de barrera contra el oxígeno esperado. El prerrecubrimiento de capa base dúctil se aplica directamente sobre las fibras de papel. Directamente encima la capa más pesada en el lado superior (o lado de fieltro) del papel (B en la Figura 8), ha de aplicarse el recubrimiento de barrera contra gases, en una etapa posterior. The pre-coated high-density paper K is pre-coated on both sides, has a grammage of 55 g/m2, and its entire contents are repulpable. Figure 8 represents the structure of the pre-coated thin paper K, determined to be the best combination to ensure the performance of other gas barrier coatings applied to its top surface. The structure shown in Figure 8 has ductile coatings applied to both the top and bottom surfaces of the paper, which will be described below. These ductile basecoat coatings allow an optimal combination of low porosity and roughness to achieve the expected oxygen barrier performance. The ductile basecoat precoat is applied directly onto the paper fibers. Directly above the heavier layer on the top (or felt) side of the paper (B in Figure 8), the gas barrier coating must be applied at a later stage.

La composición de la fibra representada como A en la Figura 8, se forma únicamente a partir de fibras de pulpa de celulosa. Estas fibras son de fibras de madera blanda kraft blanqueadas y pueden tener un gramaje de 30 a 50 g/m2. El gramaje del papel recubierto será entonces de 40 a 65 g/m2. El papel base para papel K tiene un gramaje no recubierto de 35 g/m2 y un gramaje prerrecubierto dúctil de 55 g/m2. The fiber composition represented as A in Figure 8 is formed solely from cellulose pulp fibers. These fibers are bleached kraft softwood fibers and can have a grammage of 30 to 50 g/m2. The coated paper grammage will then be 40 to 65 g/m2. The base paper for K paper has an uncoated grammage of 35 g/m2 and a ductile pre-coated grammage of 55 g/m2.

Las superficies superior e inferior de la composición fibrosa A, se recubrieron por lo tanto con prerrecubrimientos acuosos de composiciones de dispersión dúctil. Estos recubrimientos tenían un pH de 5,5 a 8, contenido sólido del 48 al 51 %, viscosidad Brookfield de 100 a 1000 mPa.s, mientras que el material recubierto presenta una Tv que varía de -30 a 0 y de 0 a 30 (°C), y puede describirse en términos de composición química como una dispersión acuosa de un copolímero aglutinante de estireno-butadieno, un denominado látex SB y una carga de arcilla de caolín. La composición de prerrecubrimiento utilizada comprendía aproximadamente el 15 % en peso de látex SB, aproximadamente el 80 % en peso de material de carga de caolín, aproximadamente el 4 % en peso de compuesto de almidón reticulado y aditivos adicionales, tales como menos del 2 % en peso de un agente espesante. The upper and lower surfaces of the fibrous composition A were therefore coated with aqueous precoatings of ductile dispersion compositions. These coatings had a pH of 5.5 to 8, a solids content of 48 to 51%, a Brookfield viscosity of 100 to 1000 mPa.s, while the coated material exhibits a Tv ranging from -30 to 0 and from 0 to 30 (°C), and can be described in terms of chemical composition as an aqueous dispersion of a styrene-butadiene binder copolymer, a so-called SB latex and a kaolin clay filler. The precoating composition used comprised about 15% by weight of SB latex, about 80% by weight of kaolin filler, about 4% by weight of crosslinked starch compound and further additives, such as less than 2% by weight of a thickening agent.

Como se ilustra en la figura 8, la capa de recubrimiento B aplicada sobre la cara superior del papel puede tener un peso de 5 a 15 g/m2, tal como de 10 a 15 g/m2, aplicada en forma de una única capa. La composición de recubrimiento ilustrada en C, aplicada sobre la parte inferior/posterior del papel, puede tener un gramaje de 1 a 10 g/m2 aplicado en una única capa y también se obtiene a partir de una dispersión acuosa que comprende un copolímero de estirenobutadieno y caolín. El papel recubierto como se ilustra en el conjunto de A, B y C puede tener por lo tanto un gramaje final comprendido entre 40-65 g/m2. As illustrated in Figure 8, the coating layer B applied to the top side of the paper may have a weight of 5 to 15 g/m2, such as 10 to 15 g/m2, applied in the form of a single layer. The coating composition illustrated in C, applied to the bottom/back side of the paper, may have a grammage of 1 to 10 g/m2 applied in a single layer and is also obtained from an aqueous dispersion comprising a styrene-butadiene copolymer and kaolin. The coated paper as illustrated in the set of A, B and C may therefore have a final grammage comprised between 40-65 g/m2.

El papel K prerrecubierto de este modo como se ilustra en la Figura 8, con capas A, B y C tenía un gramaje de 55 g/m2 y una porosidad final inferior a 100 nm/(Pa s) como se determina mediante la norma ISO5636-5:2013, que es el límite inferior del intervalo aplicable del método de ensayo, y además inferior a 1 nm, como se determina mediante la norma SCAN-P 26:78. El papel prerrecubierto tenía una rugosidad PPS inferior a 2 gm, es decir, de aproximadamente 1,8 gm, en su lado superior. El papel K recubierto con gas NCC final según la Tabla 2 presentó una rugosidad de superficie del lado del fieltro de aproximadamente 2,8. Por lo tanto, el papel prerrecubierto y con recubrimiento de barrera de la invención puede tener una rugosidad de superficie PPS inferior a 3 gm, tal como de 0,5 a 3 gm. The thus pre-coated K paper as illustrated in Figure 8, with layers A, B and C had a basis weight of 55 g/m2 and a final porosity of less than 100 nm/(Pa s) as determined by ISO5636-5:2013, which is the lower limit of the applicable range of the test method, and further less than 1 nm, as determined by SCAN-P 26:78. The pre-coated paper had a PPS roughness of less than 2 gm, i.e. about 1.8 gm, on its top side. The final NCC gas coated K paper according to Table 2 had a felt side surface roughness of about 2.8. Therefore, the pre-coated and barrier coated paper of the invention may have a PPS surface roughness of less than 3 gm, such as from 0.5 to 3 gm.

Ejemplo 3 Example 3

Se exploraron las propiedades de resistencia mecánica de los sustratos a base de celulosa prerrecubiertos utilizados para demostrar la importancia y la contribución de cada capa de la composición de papel prerrecubierto a la aplicación final de los sustratos con recubrimiento de barrera. The mechanical strength properties of the pre-coated cellulose-based substrates used were explored to demonstrate the importance and contribution of each layer of the pre-coated paper composition to the final application of the barrier-coated substrates.

El fracaso del material por nucleación y propagación de una grieta en el sustrato creará aberturas y discontinuidades en la capa de recubrimiento de barrera, destruyendo de este modo la barrera del envase final. Cuanto mayor sea la elongación que pueda experimentar el sustrato antes del fracaso, más resistente será el sustrato a diversas cargas, tal como la flexión durante la formación del envase. Al volverse más flexible, la estructura después del prerrecubrimiento con un material dúctil y posterior secado y calandrado, permite que la estructura del papel prerrecubierto resista más eficazmente la flexión y el inicio de roturas en su superficie. Material failure due to crack nucleation and propagation in the substrate will create openings and discontinuities in the barrier coating layer, thereby destroying the barrier of the final package. The greater the elongation the substrate can experience before failure, the more resistant it will be to various loads, such as bending during package formation. By becoming more flexible, the structure after precoating with a ductile material and subsequent drying and calendering allows the precoated paper structure to more effectively resist bending and the initiation of surface cracks.

Este comportamiento de rigidez reducida de la estructura que contiene fibras de celulosa y los recubrimientos superior e inferior después del calandrado puede ilustrarse con la reducción del módulo de Young como se muestra en las tablas 3 y 4, en ambas direcciones DF y DT del papel. La reducción del módulo de Young significa que la rigidez de la estructura total del material disminuye, lo que permite que el material gane más flexibilidad y por lo tanto sea más resistente y duradero a los procesos de formación de dobleces y plegado. This reduced stiffness of the structure containing cellulose fibers and the top and bottom coatings after calendering can be illustrated by the reduction in Young's modulus, as shown in Tables 3 and 4, in both the DF and DT directions of the paper. The reduction in Young's modulus means that the stiffness of the overall structure of the material decreases, allowing the material to gain greater flexibility and therefore become more resistant and durable to creasing and folding processes.

La aplicación del prerrecubrimiento de capa base flexible o dúctil sobre la capa fibrosa permite una ganancia en ductilidad del material final, lo que dará como resultado un material más resistente a la rotura, el agrietamiento y daños en el proceso de conversión de un envase. The application of a flexible or ductile base layer precoat over the fibrous layer allows for a gain in ductility of the final material, which will result in a material that is more resistant to breakage, cracking, and damage during the packaging conversion process.

Tabla 3: Promedio de los valores obtenidos para las curvas de tensión x alargamiento de cada material de capa de papel prerrecubierto descrito en la Figura 7 (es decir, A B F G K), así como la influencia de las capas de recubrimiento individuales en la ductilidad final de cada uno de los materiales en la dirección DF del papel Table 3: Average of the values obtained for the tension x elongation curves of each pre-coated paper layer material described in Figure 7 (i.e. A B F G K), as well as the influence of the individual coating layers on the final ductility of each of the materials in the DF direction of the paper.

Tabla 4: Promedio de los valores obtenidos para las curvas de tensión x alargamiento de cada material de capa de papel prerrecubierto descrito en la Figura 7 (es decir, A B F G K), así como la influencia de las capas de recubrimiento individuales en la ductilidad final de los materiales en la dirección DT del papel Table 4: Average of the values obtained for the stress x elongation curves of each pre-coated paper layer material described in Figure 7 (i.e., A B F G K), as well as the influence of the individual coating layers on the final ductility of the materials in the DT direction of the paper.

Las propiedades de resistencia mecánica de los papeles prerrecubiertos y no recubiertos evaluados en este caso, cuando se combinan con los resultados de la exploración de la aplicación de barreras de laboratorio, proporcionan una comprensión del excelente rendimiento logrado. Por ejemplo, la elongación con carga máxima aumenta a medida que el sustrato o papel a base de celulosa se prerrecubre (mediciones "B") y adicionalmente a medida que el papel prerrecubierto se calandra (mediciones "C"). Esto confirma el efecto beneficioso de proporcionar un material más dúctil/flexible como sustrato para la barrera contra gases, de manera que el sustrato con recubrimiento de barrera contra gases pueda soportar una mayor elongación sin agrietarse durante la conversión del material de envasado en envases. The mechanical strength properties of the precoated and uncoated papers evaluated in this case, when combined with the results of the laboratory barrier application exploration, provide insight into the excellent performance achieved. For example, elongation at maximum load increases as the cellulose-based substrate or paper is precoated (measurements "B") and further as the precoated paper is calendered (measurements "C"). This confirms the beneficial effect of providing a more ductile/flexible material as a substrate for the gas barrier, so that the gas barrier-coated substrate can withstand greater elongation without cracking during the conversion of the packaging material into packaging.

Ejemplo 4 Example 4

La invención descrita en el presente documento, además de aportar características únicas que permiten alcanzar altos niveles de barrera contra el oxígeno, es por lo tanto una solución capaz de reemplazar componentes no renovables en el envasado, tiene un alto contenido de materiales renovables y es 100 % repulpable o reciclable de acuerdo con la norma PTS RH 021/97. The invention described herein, in addition to providing unique features that allow high levels of oxygen barrier to be achieved, is therefore a solution capable of replacing non-renewable components in packaging, has a high content of renewable materials and is 100% repulpable or recyclable in accordance with the PTS RH 021/97 standard.

Para reciclar el sustrato de papel fino, dúctil y prerrecubierto seleccionado para la aplicación desarrollada en este caso, además de la realización de ensayos de repulpabilidad de acuerdo con la norma PTS RH 021/97, también se realizó un estudio de repulpabilidad en el laboratorio. To recycle the thin, ductile, pre-coated paper substrate selected for the application developed in this case, in addition to performing repulpability tests in accordance with the PTS RH 021/97 standard, a repulpability study was also carried out in the laboratory.

Para evaluar la repulpabilidad en el laboratorio, se dispersó una muestra de papel de peso conocido a 23 °C usando un dispositivo con capacidad de 3000 revoluciones/min, durante 20 minutos de agitación. Después del 3.er minuto de agitación, ya se pudo observar que el papel es repulpable. No se detectaron grumos en la suspensión de agua, lo que indica que el papel ya estaba disperso en el agua. To evaluate repulpability in the laboratory, a paper sample of known weight was dispersed at 23°C using a device capable of 3000 rpm for 20 minutes of agitation. After the third minute of agitation, the paper was already repulpable. No lumps were detected in the water suspension, indicating that the paper was already dispersed in the water.

Ejemplo 5 Example 5

Se usó una formulación de recubrimiento de barrera contra gases a base de NCC para recubrir el sustrato de papel prerrecubierto flexible, que puede caracterizarse por contener del 5 al 22 % de sólidos y que tiene una viscosidad de 600 a 2500 ± 2 mPas. Los componentes químicos de la formulación se basaron en NCC (CNC), PVOH y materiales a base de almidón y contenían al menos el 50 % de los materiales renovables (NCC y almidón), tal como al menos el 50 % de NCC, y es 100 % reciclable y biodegradable. An NCC-based gas barrier coating formulation was used to coat the flexible pre-coated paper substrate, which can be characterized as containing 5 to 22% solids and having a viscosity of 600 to 2500 ± 2 mPas. The chemical components of the formulation were based on NCC (CNC), PVOH, and starch-based materials and contained at least 50% renewable materials (NCC and starch), such as at least 50% NCC, and is 100% recyclable and biodegradable.

Las nanocelulosas tienen reologías problemáticas, entonces, cuando se añaden a mezclas con otros polímeros y componentes, provocan un cambio en la reología alterando la viscosidad final de la suspensión. Las NCC (celulosa nanocristalina o nanocristales de celulosa) se extraen de pulpa celulósica de madera dura o blanda, y todas sus dimensiones están en escala nanométrica. Las NCC utilizadas tienen todas sus dimensiones en escala nanométrica, con anchuras que varían de 5 a 20 nm y longitudes de 150 a 400 nm. Nanocelluloses have problematic rheologies, so when added to blends with other polymers and components, they cause a change in rheology, altering the final viscosity of the suspension. NCCs (nanocrystalline cellulose or cellulose nanocrystals) are extracted from hardwood or softwood pulp, and all their dimensions are on the nanometer scale. The NCCs used have all their dimensions on the nanometer scale, with widths ranging from 5 to 20 nm and lengths from 150 to 400 nm.

Puede formarse una capa de barrera contra gases de doble capa de celulosa nanocristalina o PVOH u otro material de barrera contra gases en la superficie del lado superior del papel prerrecubierto dúctil. Un primer recubrimiento de barrera contra gases crea una capa de barrera contra gases sobre la capa base dúctil que prerrecubre el lado superior del papel y un segundo recubrimiento de barrera contra gases proporciona una segunda capa de barrera contra gases sobre la primera capa de recubrimiento de barrera contra gases. A dual-layer gas barrier layer of nanocrystalline cellulose or PVOH or other gas barrier material can be formed on the top surface of the ductile precoated paper. A first gas barrier coating creates a gas barrier layer over the ductile base layer that precoats the top side of the paper, and a second gas barrier coating provides a second gas barrier layer over the first gas barrier coating layer.

La secuencia de aplicación de capa de barrera es esencial en este caso, sobre el papel dúctil prerrecubierto. La primera capa de dispersión de barrera contra gases se aplica sobre el prerrecubrimiento de capa base dúctil en la superficie del lado superior del papel, por medio de recubrimiento por barra, y esta capa se seca usando infrarrojos y aire caliente para formar una capa de barrera contra gases homogénea en la superficie. La velocidad de aplicación utilizada en los ensayos fue de 300 a 600 m/min para garantizar una buena calidad de las capas de recubrimiento de barrera contra gases formadas sobre la superficie del papel prerrecubierto dúctil. La primera capa de dispersión de barrera contra gases formada prepara la superficie para recibir la segunda capa de dispersión de barrera, que también se forma por medio de recubrimiento por barra, sobre la primera capa de dispersión de barrera seca. La segunda capa de dispersión de barrera contra gases aplicada también pasa por un proceso de formación de película y secado usando infrarrojos y aire caliente para su secado. Debe tenerse en cuenta que el intervalo óptimo para el secado con aire caliente sometido a ensayo para la formulación y el papel prerrecubierto dúctil es de 90 a 150 °C. The barrier layer application sequence is essential in this case, on the precoated ductile paper. The first gas barrier dispersion layer is applied over the ductile base layer precoat on the top surface of the paper by means of stick coating, and this layer is dried using infrared and hot air to form a homogeneous gas barrier layer on the surface. The application speed used in the tests was 300 to 600 m/min to ensure good quality of the gas barrier coating layers formed on the surface of the precoated ductile paper. The first gas barrier dispersion layer formed prepares the surface to receive the second barrier dispersion layer, which is also formed by means of stick coating, over the dried first barrier dispersion layer. The second applied gas barrier dispersion layer also undergoes a film-forming and drying process using infrared and hot air. It should be noted that the optimum range for hot air drying tested for formulation and ductile pre-coated paper is 90 to 150 °C.

El secado a las temperaturas evaluadas no provoca pérdida de los niveles de barrera y proporciona una buena formación de una película de recubrimiento sobre la superficie del papel prerrecubierto, incluso a temperaturas más altas. Por último, para garantizar el bobinado y enfriamiento adecuados del sustrato de papel con recubrimiento de barrera, después del secado, el papel recubierto debe enrollarse a temperaturas inferiores a 40 °C. Esto garantiza la formación de una película homogénea, garantizando un alto rendimiento de barrera contra el oxígeno y la grasa. Drying at the temperatures tested does not cause a loss of barrier levels and provides good coating film formation on the surface of the pre-coated paper, even at higher temperatures. Finally, to ensure proper winding and cooling of the barrier-coated paper substrate, after drying, the coated paper must be wound at temperatures below 40°C. This ensures the formation of a homogeneous film, guaranteeing high barrier performance against oxygen and grease.

Ejemplo 6 Example 6

Se sometieron a ensayo diferentes condiciones para la aplicación a mayor escala de un recubrimiento de barrera contra gases en la superficie del papel K, descritas anteriormente. El recubrimiento de barrera contra gases se aplicó en una máquina de recubrimiento piloto que permitió usar diferentes tecnologías, sin embargo, los métodos de recubrimiento por barra o cuchilla fueron las tecnologías de aplicación utilizadas para formar las capas de recubrimiento de barrera contra gases aplicadas sobre el prerrecubrimiento dúctil B, como se ilustra en la Figura 8, con una cantidad total de recubrimiento seco de 0,5 a 5 g/m2. Las barras de aplicación son lisas y sus diámetros pueden variar, en este caso se usaron diámetros de barra de 18 a 30 mm. Los ensayos se realizaron aplicando la barrera contra gases directamente sobre el papel base prerrecubierto dúctil como se ilustra en la Figura 8. Various conditions for the large-scale application of a gas barrier coating to the surface of K paper, as described above, were tested. The gas barrier coating was applied on a pilot coating machine that allowed for the use of different technologies; however, bar and knife coating methods were the application technologies used to form the gas barrier coating layers applied over the ductile precoat B, as illustrated in Figure 8, with a total dry coating amount of 0.5 to 5 g/m2. The application bars are smooth and their diameters can vary; in this case, bar diameters of 18 to 30 mm were used. The tests were carried out by applying the gas barrier directly onto the ductile precoated base paper, as illustrated in Figure 8.

En un prototipo final para prueba de concepto y ampliación a escala, las características de los papeles prerrecubiertos dúctiles utilizados en el desarrollo fueron las descritas en la Tabla 5 a continuación. In a final prototype for proof of concept and scale-up, the characteristics of the ductile pre-coated papers used in the development were as described in Table 5 below.

Tabla 5: Características del papel utilizado en un ensayo a gran escala Table 5: Characteristics of the paper used in a large-scale test

En este trabajo de aumento a escala, se observó por lo tanto que los sustratos de papel prerrecubiertos que tienen una rugosidad de superficie menor y una porosidad menor generalmente proporcionaron mejores resultados y proporcionaron niveles mejorados de barrera contra el oxígeno en los envases formados y llenos. In this scale-up work, it was therefore observed that pre-coated paper substrates with lower surface roughness and lower porosity generally provided better results and improved oxygen barrier levels in formed and filled containers.

La formulación de barrera que contiene NCC se aplicó por lo tanto sobre el prerrecubrimiento dúctil B en el lado superior del sustrato de papel A (Fig. 8), es decir, sobre la superficie superior con el mayor peso de prerrecubrimiento, formando un recubrimiento de barrera al gas de 2 capas de 2 x 2,5 g/m2 de NCC, dando como resultado un envase de TTO 21 %O2 (cc/pkg/24 h) de 1,62 a 20,26 kPa (0,016 a 0,2 atm) y una HR del 50 %, de acuerdo con la norma ASTM F1307-14. The NCC-containing barrier formulation was therefore applied over the ductile precoat B on the top side of the paper substrate A (Fig. 8), i.e. on the top surface with the highest precoat weight, forming a 2-layer gas barrier coating of 2 x 2.5 g/m2 NCC, resulting in a 21%O2 package TTO (cc/pkg/24 h) of 1.62 to 20.26 kPa (0.016 to 0.2 atm) and 50% RH, in accordance with ASTM F1307-14.

La dispersión acuosa que contiene nanocristales de celulosa se aplicó por lo tanto a la superficie B en una primera etapa, consolidando de este modo una capa final de barrera contra gases que mide aproximadamente 2,5 g/m2, que preparó la superficie para recibir la segunda capa de recubrimiento por dispersión de barrera contra gases. Después de aplicar la primera capa, se seca mediante calentamiento por infrarrojos y convección de aire caliente. Se aplicó una segunda capa que medía aproximadamente 2,5 g/m2 sobre el primer recubrimiento de barrera contra gases, para formar un recubrimiento de barrera contra gases total de 2 capas de aproximadamente 5 g/m2. Después de aplicar la segunda capa, se seca mediante calentamiento por infrarrojos y aire caliente y, por último, la resina solidificada se enfría a una temperatura inferior a 40 °C, para evitar la unión entre hojas de papel con una barrera ya aplicada sobre la superficie (uniendo las hojas con la resina aún activa, sin enfriar). The aqueous dispersion containing cellulose nanocrystals was therefore applied to surface B in a first step, thereby consolidating a final gas barrier layer measuring approximately 2.5 g/m2, which prepared the surface to receive the second layer of gas barrier dispersion coating. After applying the first layer, it is dried by infrared heating and hot air convection. A second layer measuring approximately 2.5 g/m2 was applied over the first gas barrier coating, to form a total 2-layer gas barrier coating of approximately 5 g/m2. After applying the second layer, it is dried by infrared heating and hot air, and finally, the solidified resin is cooled to a temperature below 40 °C, to prevent bonding between sheets of paper with a barrier already applied on the surface (bonding the sheets with the resin still active, without cooling).

La cantidad aplicada se limitó a 2,5 g/m2 por cada capa parcial, para evitar el exceso de agua en el sustrato a base de celulosa. El uso del papel prerrecubierto como se describe en la Figura 7 permite un mayor control de la estabilidad dimensional ya que el prerrecubrimiento flexible B actúa como un preparador de superficie y además repercute en la rugosidad y la porosidad de la superficie del sustrato. The applied quantity was limited to 2.5 g/m2 per partial layer to avoid excess water buildup on the cellulose-based substrate. The use of pre-coated paper as described in Figure 7 allows for greater control over dimensional stability, as the flexible pre-coating B acts as a surface primer and also impacts the roughness and porosity of the substrate surface.

La tecnología de aplicación utilizada para formar este recubrimiento de barrera contra gases fue un método de recubrimiento por barra. Se usó un diámetro de barra de 24 mm. La barra utilizada para aplicar la dispersión de barrera giraba en la misma dirección que el bobinado del papel con una velocidad de 20 a 80 rpm, o en la dirección opuesta a la dirección del bobinado del papel con una velocidad de 80 a 160 rpm. The application technology used to form this gas barrier coating was a bar coating method. A bar diameter of 24 mm was used. The bar used to apply the barrier dispersion rotated in the same direction as the paper winding at a speed of 20 to 80 rpm, or in the opposite direction to the paper winding at a speed of 80 to 160 rpm.

Ejemplo 7 Example 7

El sustrato de papel K de la Tabla 1, así como el tipo de papel de sustrato mejor sometido a ensayo anteriormente para portar recubrimientos de barrera contra el oxígeno, es decir, un papel a prueba de grasa "Superperga WS 32 g/m2 Pergamino FL109" de Nordic Paper, fueron para comparación (Ejemplo comparativo 1), se laminaron de la misma manera con LDPE en sus respectivos lados superiores a 20 g/m2. The paper substrate K from Table 1, as well as the substrate paper type best tested above for carrying oxygen barrier coatings, i.e. a greaseproof paper "Superperga WS 32 g/m2 Parchment FL109" from Nordic Paper, were for comparison (Comparative Example 1), were laminated in the same way with LDPE on their respective top sides at 20 g/m2.

Se midió que el papel comparativo tenía una rugosidad de superficie en el lado superior, es decir, el lado que se ha de recubrir con la barrera, de aproximadamente 36 ml/min Bendtsen. Comprendía celulosa refinada en un grado superior, es decir, celulosa de moléculas fibrosas/fibrilares más pequeñas, para proporcionar su superficie densa y una densidad de papel media de tan solo 865 kg/m3. El papel comparativo no es 100 % reciclable, pero deja un rechazo de celulosa de bajo peso molecular hinchada con agua. The comparative paper was measured to have a surface roughness on the top side, i.e., the side to be coated with the barrier, of approximately 36 ml/min Bendtsen. It comprised higher-grade refined cellulose, i.e., cellulose with smaller fibrous/fibrillar molecules, to provide its dense surface area and an average paper density of just 865 kg/m3. The comparative paper is not 100% recyclable, but it does leave a reject of water-swollen, low-molecular-weight cellulose.

El sustrato de papel K utilizado en la invención tenía una rugosidad Bendtsen en el lado superior de aproximadamente 20 ml/min. The paper substrate K used in the invention had a Bendtsen roughness on the upper side of approximately 20 ml/min.

Las tasas de transmisión de oxígeno a través de los papeles laminados planos del Ejemplo 1 y el Ejemplo Comparativo 1 se midieron usando un detector coulométrico y la evaluación se realizó de acuerdo con la norma ASTM F1927-14 mediante la unidad cm3/m2/24 h a una presión de oxígeno de 20,26 kPa (0,2 atm) y un nivel de humedad del 50 % de humedad relativa. Los resultados de las mediciones se presentan en la Tabla 6. The oxygen transmission rates through the flat laminated papers of Example 1 and Comparative Example 1 were measured using a coulometric detector and the evaluation was performed in accordance with ASTM F1927-14 using the unit cm3/m2/24 h at an oxygen pressure of 20.26 kPa (0.2 atm) and a humidity level of 50% relative humidity. The measurement results are presented in Table 6.

Tabla 6. TTO para papeles planos laminados con PE, cm3/m2/24 h a 20,26 kPa (0,2 atm), HR del 50 % Table 6. TTO for PE laminated flat papers, cm3/m2/24 h at 20.26 kPa (0.2 atm), 50% RH

A partir de los resultados en la Tabla 6, se observa que el mejor sustrato de papel estudiado anteriormente, como muestra laminada, proporciona un mejor rendimiento TTO inherente inicial que el sustrato de papel prerrecubierto con capa base de la invención. From the results in Table 6, it is observed that the best paper substrate studied above, as a laminated sample, provides better initial inherent TTO performance than the paper substrate pre-coated with the base layer of the invention.

Los sustratos de papel prerrecubiertos del Ejemplo 7 pero sin las capas laminadas de LDPE en ambos lados, por lo tanto se recubrieron con una primera capa de barrera contra gases de alcohol polivinílico, PVOH o NCC, respectivamente, sobre el prerrecubrimiento de capa base dúctil (lado superior del sustrato de papel). El PVOH utilizado se obtuvo de Kuraray y tuvo un grado de hidrólisis de al menos el 98 %, es decir, Poval® 6-98. La dispersión de PVOH se aplicó por medio de un método de recubrimiento con rodillo suave en un equipo a escala piloto y la cantidad húmeda aplicada de la dispersión acuosa de PVOH fue de aproximadamente el 15 % en peso. Con fines antiespumantes, se añadió el 0,05 % en volumen de 1-octanol al PVOH. La viscosidad Brookfield a 23 °C de la composición de barrera de dispersión de PVOH fue de 500-800 mPas. The precoated paper substrates of Example 7 but without the LDPE laminate layers on both sides were therefore coated with a first gas barrier layer of polyvinyl alcohol, PVOH or NCC, respectively, over the ductile base layer precoat (top side of the paper substrate). The PVOH used was obtained from Kuraray and had a degree of hydrolysis of at least 98%, i.e., Poval® 6-98. The PVOH dispersion was applied by means of a soft roller coating method on pilot-scale equipment and the applied wet amount of the aqueous PVOH dispersion was approximately 15% by weight. For antifoaming purposes, 0.05% by volume of 1-octanol was added to the PVOH. The Brookfield viscosity at 23 °C of the PVOH dispersion barrier composition was 500-800 mPas.

La velocidad de rotación del rodillo de recubrimiento fue de 160 rpm, con rotación en dirección opuesta en comparación con la dirección de marcha de la banda. El recubrimiento se aplicó en dos etapas, con un gramaje seco de la primera y segunda capa de 1,6 g/m2 y 1,6 g/m2, respectivamente. The coating roller rotation speed was 160 rpm, rotating in the opposite direction to the web travel direction. The coating was applied in two stages, with dry weights of the first and second coats of 1.6 g/m2 and 1.6 g/m2, respectively.

Se usó una combinación de irradiación infrarroja IR y aire caliente para secar las capas recubiertas y la temperatura de superficie se mantuvo por debajo de los 100 grados centígrados mientras que la velocidad de la banda fue de aproximadamente 300 m/min durante el recubrimiento. A combination of IR irradiation and hot air was used to dry the coated layers and the surface temperature was kept below 100 degrees Celsius while the web speed was approximately 300 m/min during coating.

En una operación de recubrimiento diferente en el mismo equipo a escala piloto, en su lugar se aplicó una dispersión de NCC, por medio de un método de recubrimiento con rodillo liso. La cantidad aplicada de la dispersión acuosa de la NCC fue de aproximadamente el 19-20 % en peso. La viscosidad Brookfield a 23 °C de la composición de barrera de dispersión acuosa de NCC fue <2000 mPas y la viscosidad a 50 °C fue de 1000-1200 mPas. Se usaron tanto IR como aire caliente para secar las capas recubiertas y la velocidad de la banda fue de aproximadamente 300 m/min durante el recubrimiento. La velocidad de rotación del rodillo de recubrimiento fue de 80 rpm, con rotación en dirección opuesta en comparación con la dirección de marcha de la banda. El recubrimiento se aplicó en dos etapas, con un gramaje seco de la primera y segunda capa de 1,9 g/m2 y 2,7 g/m2, respectivamente. In a separate coating operation on the same pilot-scale equipment, an NCC dispersion was applied instead, using a smooth roll coating method. The applied amount of the aqueous NCC dispersion was approximately 19-20% by weight. The Brookfield viscosity at 23 °C of the aqueous NCC dispersion barrier composition was <2000 mPas, and the viscosity at 50 °C was 1000-1200 mPas. Both IR and hot air were used to dry the coated layers, and the web speed was approximately 300 m/min during coating. The coating roll rotation speed was 80 rpm, rotating in the opposite direction to the web running direction. The coating was applied in two stages, with dry basis weights of the first and second coats being 1.9 g/m2 and 2.7 g/m2, respectively.

Los papeles prerrecubiertos y con recubrimiento de barrera contra gases se laminaron después con LDPE 20 g/m2 en sus lados superiores y las tasas de transmisión de oxígeno se evaluaron como en el Ejemplo 7 y para el Ejemplo comparativo 1, pero también incluyendo un nivel de humedad del 80 %. Las tasas de transmisión de oxígeno se muestran en la Tabla 7. The pre-coated and gas barrier coated papers were then laminated with 20 g/m2 LDPE on their top sides, and the oxygen transmission rates were evaluated as in Example 7 and Comparative Example 1, but also including a humidity level of 80%. The oxygen transmission rates are shown in Table 7.

Tabla 7. TTO para papeles prerrecubiertos y con recubrimiento de barrera laminados con PE. Table 7. TTO for pre-coated and barrier coated papers laminated with PE.

A partir de los resultados en la Tabla 7, se observa que el rendimiento de TTO del papel prerrecubierto y con recubrimiento de barrera mejora significativamente en comparación con el papel prerrecubierto sin recubrimiento de barrera contra gases en la Tabla 6. Tanto el recubrimiento de PVOH como el recubrimiento de NCC mejoran el rendimiento de TTO. Sin embargo, se observa que ambos tipos de recubrimiento son sensibles a la humedad, con TTO mayor para una HR del 80 % en comparación con TTO una HR del 50 %. From the results in Table 7, it is observed that the TTO performance of the precoated and barrier-coated paper is significantly improved compared to the precoated paper without a gas barrier coating in Table 6. Both the PVOH coating and the NCC coating improve TTO performance. However, both coating types are sensitive to humidity, with higher TTO at 80% RH compared to TTO at 50%.

Ejemplo 8 Example 8

Los papeles prerrecubiertos y recubiertos por dispersión de barrera contra gases del Ejemplo 7 se metalizaron a una densidad óptica de aproximadamente 1,8. Después, los papeles de barrera metalizados se laminaron por recubrimiento por extrusión con cartón y polímeros para proporcionar un material de envasado de acuerdo con la siguiente estructura: The precoated and dispersion-coated gas barrier papers of Example 7 were metallized to an optical density of approximately 1.8. The metallized barrier papers were then extrusion-coated with paperboard and polymers to provide a packaging material with the following structure:

//Exterior LDPE 12 g/m2/ Dúplex CLC 80 mN, 200 g/m2, capa principal de cartón/capa de unión de LDPE 20 g/m2/sustrato de papel con recubrimiento de barrera //Outer LDPE 12 g/m2/ Duplex CLC 80 mN, 200 g/m2, cardboard main layer/LDPE bond layer 20 g/m2/paper substrate with barrier coating

(con 2x recubrimiento de barrera ~4 g/m2/ metal de Al DO ~1,8/ Capa adhesiva Copolímero EAA 6 g/m2/ combinación LDPE+m-LLDPE 29 g/m2// (with 2x barrier coating ~4 g/m2/ Al metal DO ~1.8/ Adhesive layer EAA copolymer 6 g/m2/ LDPE+m-LLDPE combination 29 g/m2//

El cartoncillo líquido se dobló antes de la laminación para facilitar el plegado posterior de los envases. La laminación del material de envasado se realizó en una laminadora piloto flexible con tres estaciones de recubrimiento por extrusión. La velocidad de laminación fue de aproximadamente 400 m/min. The liquid board was creased before lamination to facilitate subsequent folding of the packaging. The packaging material was laminated on a flexible pilot laminator with three extrusion coating stations. The lamination speed was approximately 400 m/min.

El cartoncillo de CLC Dúplex era un cartoncillo recubierto con arcilla de tipo convencional y el m-LLDPE es un polietileno lineal de baja densidad catalizado por metaloceno. El lado con recubrimiento de barrera del sustrato de papel se dirigió en la estructura laminada hacia el interior (correspondiente al interior de un recipiente de envasado fabricado a partir del material laminado). El polímero adhesivo EAA y la capa termosellable más interna se coextruyeron juntos sobre el papel con recubrimiento de barrera y la capa más externa de LDPE se recubrió por extrusión sobre el exterior del cartoncillo. The CLC Duplex board was a conventional clay-coated board, and the m-LLDPE is a metallocene-catalyzed linear low-density polyethylene. The barrier-coated side of the paper substrate was directed inward in the laminate structure (corresponding to the interior of a packaging container made from the laminate). The EAA adhesive polymer and the innermost heat-sealable layer were coextruded together onto the barrier-coated paper, and the outermost LDPE layer was extrusion-coated onto the outside of the board.

Las tasas de transmisión de oxígeno a través de los materiales de envasado laminados planos del Ejemplo 8 se midieron usando un detector coulométrico y la evaluación se realizó de acuerdo con la norma ASTM F1927-14 mediante la unidad cm3/m2/24 h a 20,26 kPa (0,2 atm) de presión de oxígeno y a niveles de humedad del 50 % y 80 % de humedad relativa. Oxygen transmission rates through the flat laminated packaging materials of Example 8 were measured using a coulometric detector and testing was performed in accordance with ASTM F1927-14 using the unit cm3/m2/24 h at 20.26 kPa (0.2 atm) oxygen pressure and humidity levels of 50% and 80% relative humidity.

Ejemplo Comparativo 2 Comparative Example 2

El sustrato de papel sometido a ensayo anteriormente también se usó en el Ejemplo Comparativo 1, se recubrió con una barrera contra gases y se laminó en una estructura de material de envasado de una manera sustancialmente correspondiente, excepto por que no se incluye el prerrecubrimiento de capa base dúctil. The paper substrate tested above was also used in Comparative Example 1, coated with a gas barrier and laminated to a packaging material structure in a substantially corresponding manner, except that the ductile base layer precoat is not included.

El papel se recubrió en primer lugar en dos operaciones consecutivas de recubrimiento por dispersión con 1,5 g/m2 cada uno de PVOH (Poval® 15-99, PVOH totalmente saponificado), con secado después de cada etapa. Después se metalizó hasta alcanzar una densidad óptica de aproximadamente 2,3. The paper was first coated in two consecutive dispersion coating operations with 1.5 g/m2 of PVOH (Poval® 15-99, fully saponified PVOH) each, with drying after each step. It was then metallized to an optical density of approximately 2.3.

El sustrato de papel comparativo con recubrimiento de barrera se laminó adicionalmente en una estructura de material de envasado de la siguiente manera: The comparative paper substrate with barrier coating was further laminated to a packaging material structure as follows:

//Exterior LDPE 12 g/m2/ Dúplex CLC 80 mN, 200 g/m2, capa principal de cartón/capa de unión de LDPE 20 g/m2/sustrato de papel con recubrimiento de barrera //Outer LDPE 12 g/m2/ Duplex CLC 80 mN, 200 g/m2, cardboard main layer/LDPE bond layer 20 g/m2/paper substrate with barrier coating

(con 2x recubrimiento de barrera ~1,5 g/m2/ metal de Al DO ~2,3/ Capa adhesiva Copolímero EAA 6 g/m2/ combinación LDPE+m-LLDPE 19 g/m2// (with 2x barrier coating ~1.5 g/m2/ Al metal DO ~2.3/ Adhesive layer EAA copolymer 6 g/m2/ LDPE+m-LLDPE combination 19 g/m2//

Los resultados de las mediciones de TTO en los materiales de envasado laminados del Ejemplo 8 y del Ejemplo Comparativo 2 se presentan en la Tabla 8. The results of TTO measurements on the laminated packaging materials of Example 8 and Comparative Example 2 are presented in Table 8.

Tabla 8. TTO para materiales de envasado laminados planos Table 8. TTO for flat laminated packaging materials

* Medido a presión de oxígeno 101,32 kPa (1 atm)/ 20,26 kPa (0,2 atm) * Measured at oxygen pressure 101.32 kPa (1 atm)/20.26 kPa (0.2 atm)

** Convertido a presión de oxígeno de 20,26 kPa (0,2 atm) ** Converted to oxygen pressure of 20.26 kPa (0.2 atm)

En la Tabla 8 puede observarse que los valores de TTO para el material de envasado que usa un papel prerrecubierto y con recubrimiento de barrera son más altos que para el material de envasado que usa un papel a prueba de grasa altamente refinado, aunque los gramajes del recubrimiento de barrera fueron mayores en el papel prerrecubierto de la invención. Esto puede atribuirse a que la contribución de TTO del propio papel es inferior para el papel prerrecubierto en comparación con el papel a prueba de grasa altamente refinado, véase la Tabla 7. It can be seen in Table 8 that the TTO values for the packaging material using a pre-coated and barrier-coated paper are higher than for the packaging material using a highly refined greaseproof paper, although the grammages of the barrier coating were higher for the pre-coated paper of the invention. This may be attributed to the fact that the TTO contribution of the paper itself is lower for the pre-coated paper compared to the highly refined greaseproof paper, see Table 7.

También se observa que el material de envasado que usa papel prerrecubierto y con recubrimiento de barrera no es sensible a un mayor nivel de humedad. It is also observed that packaging material using pre-coated and barrier-coated paper is not sensitive to higher humidity levels.

Ejemplo 9 Example 9

Se produjeron envases en una máquina de llenado de Tetra Pak® E3/CompactFlex. Este tipo de máquina de llenado tiene la capacidad de llenar envases en porciones a una velocidad de 9000 envases/hora y una flexibilidad que permite un cambio rápido entre diferentes formatos de envases. Los envases tenían formato Tetra Brik® con un volumen de 200 ml. Cartons were produced on a Tetra Pak® E3/CompactFlex filling machine. This type of filling machine can fill portioned cartons at a speed of 9,000 cartons/hour and is flexible enough to quickly changeover between different carton formats. The cartons were Tetra Brik® format with a volume of 200 ml.

La tasa de transmisión de oxígeno de los envases (llenos, vacíos y secos) se midió con envases montados en un soporte especial; dentro del envase se purga nitrógeno; el exterior del envase se expone al entorno que rodea al instrumento. Cuando el oxígeno penetra a través del envase hacia el gas portador nitrógeno, se transporta al sensor coulométrico. El sensor lee la cantidad de oxígeno que se filtra en el nitrógeno gaseoso dentro del envase. Después se evalúa el TTO de acuerdo con la norma ASTM F1307-14, a 20,26 kPa (0,2 atm) (aire circundante que contiene un 21 % de oxígeno). La unidad de medida es cm3/envase/24 h. The oxygen transmission rate of the containers (full, empty, and dry) was measured with containers mounted on a special stand; nitrogen is purged inside the container; the exterior of the container is exposed to the environment surrounding the instrument. When oxygen penetrates through the container into the nitrogen carrier gas, it is transported to the coulometric sensor. The sensor reads the amount of oxygen leaking into the nitrogen gas inside the container. The TTO is then evaluated according to ASTM F1307-14, at 20.26 kPa (0.2 atm) (surrounding air containing 21% oxygen). The unit of measurement is cm3/container/24 h.

Tabla 9. TTO para envases, que incluye factores de pérdida. Table 9. TTO for packaging, including loss factors.

* Usando el área laminada del envase y el valor de TTO correspondiente para el material de envasado plano en la Tabla 2. *Using the laminated area of the packaging and the corresponding TTO value for flat packaging material in Table 2.

De la Tabla 9 se desprende de manera interesante y sorprendente que aunque los valores de TTO de los materiales de envasado laminados planos que usan papel prerrecubierto y con recubrimiento de barrera son más altos que los de los materiales de envasado laminados planos que usan un papel resistente a la grasa altamente refinado, como se observa a partir de la Tabla 7, los valores de TTO del envase mejoran mediante el uso de papel prerrecubierto y con recubrimiento de barrera. El TTO del envase medido es de 0,013-0,016 cm3/envase/24 h/20,26 kPa (0,2 atm) en lugar de 0,075. Al dividir los valores de TTO medidos con los correspondientes calculados teóricamente, también se observa que los factores de pérdida son cercanos a 1 cuando se usa papel prerrecubierto y con recubrimiento de barrera, en comparación con un factor de pérdida de 9,6 cuando se usa un papel a prueba de grasa altamente refinado. Es evidente que el rendimiento de barrera contra gases en el material de envasado laminado plano se conserva incluso después de doblar los envases, cuando se usa papel prerrecubierto y con recubrimiento de barrera. Esto se atribuye al prerrecubrimiento de capa base dúctil, que es capaz de reducir el efecto de las concentraciones de tensión en el papel. Las concentraciones de tensión también pueden ser el origen de la aparición de grietas y su propagación a través del papel. Si el papel se agrieta, una capa de barrera muy fina no es capaz de soportar la tensión alta y, en consecuencia, también se agrietará, por lo que se perderá la barrera contra gases. Los materiales dúctiles en particular, son capaces de soportar alargamientos altos y siendo capaces de redistribuir las concentraciones de tensión en el papel durante el plegado. It is interesting and surprising to see from Table 9 that although the TTO values of flat laminated packaging materials using pre-coated and barrier coated paper are higher than those of flat laminated packaging materials using a highly refined greaseproof paper, as seen from Table 7, the TTO values of the package are improved by the use of pre-coated and barrier coated paper. The measured TTO of the package is 0.013-0.016 cm3/package/24 h/20.26 kPa (0.2 atm) instead of 0.075. Dividing the measured TTO values with the corresponding theoretically calculated ones also shows that the loss factors are close to 1 when using pre-coated and barrier coated paper, compared to a loss factor of 9.6 when using a highly refined greaseproof paper. It is evident that the gas barrier performance of flat-laminated packaging material is maintained even after folding, when using pre-coated and barrier-coated paper. This is attributed to the ductile base layer precoat, which is able to reduce the effect of stress concentrations in the paper. Stress concentrations can also be the source of cracks and their propagation through the paper. If the paper cracks, a very thin barrier layer is unable to withstand the high stress and, consequently, will also crack, thereby losing the gas barrier. Ductile materials, in particular, are able to withstand high elongations and are able to redistribute stress concentrations in the paper during folding.

Adicionalmente, en relación con las figuras adjuntas: Additionally, in relation to the attached figures:

En la Figura 1a, se muestra, en sección transversal, una realización de un sustrato 10a a base de celulosa con recubrimiento de barrera, de la invención. El sustrato 11a es un papel hecho de una proporción mayoritaria de fibras de celulosa de pulpa de madera blanda de sulfato, con un gramaje de 35 g/m2, primero provisto de un prerrecubrimiento 12a de capa base dúctil en su lado superior, mediante la aplicación de una composición aglutinante de látex o biopolímero, tal como, específicamente en este ejemplo, una composición aglutinante de látex SB que comprende además un material de carga laminar inorgánico, por medio de recubrimiento por dispersión acuosa y posterior secado para evaporar el agua. El peso seco del prerrecubrimiento de capa base dúctil aplicado es de aproximadamente 12 g/m2. Opcionalmente, un segundo recubrimiento dúctil 15a adicional, de la misma composición que el prerrecubrimiento 12a de capa base dúctil, puede aplicarse de la misma manera sobre la cara opuesta no recubierta del sustrato de papel 11a. El peso seco del segundo recubrimiento dúctil es de aproximadamente 5 g/m2. El sustrato de papel prerrecubierto de este modo se supercalandra posteriormente pasando por varias líneas de contacto de rodillos de alta presión y al menos un rodillo térmico que aplica una temperatura de superficie de 100 a 240 °C. An embodiment of a barrier-coated cellulose-based substrate 10a of the invention is shown in cross-section in Figure 1a. The substrate 11a is a paper made from a majority proportion of sulfate softwood pulp cellulose fibers, with a basis weight of 35 g/m2, first provided with a ductile base layer precoat 12a on its upper side, by applying a latex or biopolymer binder composition, such as, specifically in this example, a latex binder composition SB further comprising an inorganic sheet filler, by means of aqueous dispersion coating and subsequent drying to evaporate the water. The dry weight of the applied ductile base layer precoat is approximately 12 g/m2. Optionally, a further second ductile coating 15a, of the same composition as the ductile base layer precoat 12a, may be applied in the same manner to the opposite uncoated side of the paper substrate 11a. The dry weight of the second ductile coating is approximately 5 g/m2. The thus precoated paper substrate is subsequently supercalendered by passing through several high pressure roll nips and at least one heat roll applying a surface temperature of 100 to 240°C.

Adicionalmente, el sustrato de papel tiene un recubrimiento 13a de barrera contra gases hecho de una dispersión de barrera o recubrimiento de solución de PVOH, Poval® 6-98 de Kuraray, aplicado sobre la superficie del prerrecubrimiento 12a de capa base dúctil. Por lo tanto, el recubrimiento 13a de barrera contra gases se aplica por medio de un recubrimiento por dispersión acuosa y posteriormente se seca para evaporar el agua, preferentemente como dos etapas consecutivas de recubrimiento parcial con secado entre ellas y después. El peso seco total del recubrimiento por dispersión de barrera de PVOH es de aproximadamente 3,5 g/m2. Adicional y opcionalmente, el sustrato de papel recubierto por dispersión de barrera puede tener un recubrimiento 14a por deposición de barrera de aluminio, es decir, una capa metalizada de aluminio, aplicado sobre la superficie seca del recubrimiento 13a por dispersión de barrera, y mediante deposición física de vapor a una DO de aproximadamente 1,8. Additionally, the paper substrate has a gas barrier coating 13a made of a barrier dispersion or solution coating of PVOH, Poval® 6-98 from Kuraray, applied onto the surface of the ductile base coat precoat 12a. Therefore, the gas barrier coating 13a is applied by means of aqueous dispersion coating and subsequently dried to evaporate the water, preferably as two consecutive partial coating steps with drying in between and afterwards. The total dry weight of the PVOH barrier dispersion coating is approximately 3.5 g/m2. Additionally and optionally, the barrier dispersion coated paper substrate may have an aluminum barrier deposition coating 14a, i.e., a metallized layer of aluminum, applied over the dry surface of the barrier dispersion coating 13a, and by physical vapor deposition at an OD of approximately 1.8.

En la Fig. 2a, se muestra un material 20a de envasado laminado para envasado de cartón para líquidos, en el que el material laminado comprende una capa principal 21a de cartoncillo, que tiene una fuerza de flexión de 80 mN y un gramaje de aproximadamente 200 g/m2 y que comprende además una capa 22a impermeable a los líquidos y termosellable exterior de polietileno de baja densidad aplicada en el exterior de la capa principal 21a, lado que ha de dirigirse hacia el exterior de un recipiente de envasado fabricado a partir del laminado de envasado. La capa 22a es transparente para mostrar el patrón de decoración impreso 27a, aplicado sobre la capa principal de papel o cartoncillo, al exterior, informando de este modo sobre el contenido del envase, la marca del envase y otra información dirigida a los consumidores en establecimientos minoristas y tiendas de alimentación. El polietileno de la capa exterior 22a es un polietileno de baja densidad (LDPE) convencional de calidad termosellable, pero también podría incluir polímeros similares adicionales, incluidos los LLDPE. Se aplica en una cantidad de aproximadamente 12 g/m2. Una capa 23a impermeable a los líquidos y termosellable más interna se dispone en el lado opuesto de la capa principal 21 a, que ha de dirigirse hacia el interior de un recipiente de envasado producido a partir del laminado de envasado, es decir, la capa 23a estará en contacto directo con el producto envasado. La capa 23a termosellable más interna, que ha de formar fuertes sellos térmicos transversales de un recipiente de envasado de líquidos hecho del material de envasado laminado, comprende uno o más polietilenos en combinación seleccionados de los grupos que consisten en LDPE, polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) y LLDPE producido mediante la polimerización de un monómero de etileno con un monómero de alquileno alfa-olefina C4-C8, más preferentemente C6-C8, en presencia de un catalizador de metaloceno, es decir, llamado metaloceno - LLDPE (m-LLDPE). Esta capa más interna de polietilenos se aplica en una cantidad de aproximadamente 29 g/m2. In Fig. 2a, a laminated packaging material 20a for liquid carton packaging is shown, wherein the laminated material comprises a main layer 21a of paperboard, having a flexural strength of 80 mN and a basis weight of approximately 200 g/m2 and further comprising an outer heat-sealable, liquid-impermeable layer 22a of low-density polyethylene applied to the outside of the main layer 21a, which side is to be directed toward the outside of a packaging container made from the packaging laminate. The layer 22a is transparent to show the printed decoration pattern 27a, applied onto the main paper or paperboard layer, to the outside, thereby informing consumers in retail establishments and grocery stores about the package contents, the package brand, and other information. The polyethylene of the outer layer 22a is a conventional heat-sealable grade low-density polyethylene (LDPE), but may also include additional similar polymers, including LLDPE. It is applied in an amount of approximately 12 g/m2. An innermost heat-sealable, liquid-impermeable layer 23a is disposed on the opposite side of the main layer 21a, which is to be directed towards the interior of a packaging container produced from the packaging laminate, i.e., the layer 23a will be in direct contact with the packaged product. The innermost heat-sealable layer 23a, which is to form strong transverse heat seals of a liquid packaging container made from the laminated packaging material, comprises one or more polyethylenes in combination selected from the groups consisting of LDPE, linear low-density polyethylene (LLDPE), and LLDPE produced by polymerizing an ethylene monomer with a C4-C8, more preferably C6-C8, alkylene alpha-olefin monomer, in the presence of a metallocene catalyst, i.e., called metallocene-LLDPE (m-LLDPE). This innermost layer of polyethylenes is applied in an amount of approximately 29 g/m2.

La capa principal 21a se laminada en el lado sin recubrimiento (es decir, que no tiene ningún recubrimiento de barrera contra gases aplicado) del sustrato 10a de papel con recubrimiento de barrera, de la Fig. 1a, es decir, 25a, teniendo también un recubrimiento 14a por deposición de barrera de aluminio, es decir, una capa metalizada de aluminio, aplicada sobre la superficie seca del recubrimiento 13a por dispersión de barrera, por deposición física de vapor a una DO de aproximadamente 1,8, mediante una capa 26a de unión intermedia de un polietileno de baja densidad (LDPE). La capa 26a de unión intermedia se forma por medio de su extrusión en estado fundido en forma de una cortina fina en estado fundido de polímero entre las dos bandas de papel y, por lo tanto, laminando entre sí la capa principal y el sustrato de papel con recubrimiento de barrera, mientras las tres capas pasan a través de una línea de contacto de rodillo de presión enfriado. La cantidad aplicada de la capa 26a de unión intermedia es de aproximadamente 20 g/m2. The main layer 21a is laminated to the uncoated side (i.e., not having any gas barrier coating applied) of the barrier coated paper substrate 10a of Fig. 1a, i.e., 25a, also having an aluminum barrier deposition coating 14a, i.e., a metallized layer of aluminum, applied over the dry surface of the barrier dispersion coating 13a, by physical vapor deposition at an OD of about 1.8, by means of an intermediate tie layer 26a of a low density polyethylene (LDPE). The intermediate tie layer 26a is formed by melt extruding it in the form of a thin polymer melt curtain between the two paper webs and thus laminating the main layer and the barrier coated paper substrate together, while the three layers pass through a cooled nip. The applied amount of the intermediate bonding layer 26a is approximately 20 g/m2.

La capa 23a termosellable más interna puede consistir en una capa o, como alternativa, en dos o más capas parciales del mismo o diferentes tipos de LDPE o LLDPE o mezclas de los mismos, y está bien adherida a la superficie 14a de recubrimiento por deposición de barrera metalizada del sustrato 10a de papel con recubrimiento de barrera, mediante una capa 24a de unión coextruida intermedia en una cantidad de aproximadamente 6 g/m2, por ejemplo, de copolímero de etileno-ácido acrílico (EAA), que une por lo tanto la capa o capas termosellables más internas al sustrato 10a de papel con recubrimiento de barrera, aplicando las capas juntas en una única etapa de recubrimiento por coextrusión en estado fundido de las capas 24a y 23a. The innermost heat sealable layer 23a may consist of one layer or alternatively two or more partial layers of the same or different types of LDPE or LLDPE or blends thereof, and is well adhered to the metallized barrier deposition coating surface 14a of the barrier coated paper substrate 10a by means of an intermediate coextruded tie layer 24a in an amount of about 6 g/m2 of, for example, ethylene-acrylic acid (EAA) copolymer, which thereby bonds the innermost heat sealable layer(s) to the barrier coated paper substrate 10a, the layers being applied together in a single melt coextrusion coating step of the layers 24a and 23a.

Con el fin de reducir la cantidad de la fracción de polímero termoplástico en los procesos de reciclaje, tales como polímeros de polietileno laminados por extrusión, y para mejorar la repulpabilidad del material de envasado en procesos de reciclaje, la capa de laminación 26a, que une el sustrato 25a a base de celulosa con recubrimiento de barrera a la capa principal 21a, puede ser una capa fina de un aglutinante de polímero laminado en húmedo en su lugar, obtenido a partir del secado de una composición adhesiva acuosa recubierta por dispersión. Una etapa de laminación de este tipo se realiza en una etapa eficiente de laminación en frío o a temperatura ambiente a velocidad industrial sin necesidad de ninguna operación de secado que consuma energía para acelerar la evaporación del agua. El peso seco de una capa de unión de este tipo en una realización de este tipo sólo necesitaría ser de aproximadamente 6 g/m2, o preferentemente inferior, y estar hecha de un polímero que sea fácilmente redispersable en agua de manera que sea repulpable en la fracción de fibras de celulosa en un proceso de reciclaje de fibras de cartón. In order to reduce the amount of the thermoplastic polymer fraction in recycling processes, such as extrusion-laminated polyethylene polymers, and to improve the repulpability of the packaging material in recycling processes, the laminating layer 26a, which bonds the barrier-coated cellulose-based substrate 25a to the main layer 21a, may instead be a thin layer of a wet-laminated polymer binder obtained from the drying of a dispersion-coated aqueous adhesive composition. Such a laminating step is carried out in an efficient cold or room temperature lamination step at industrial speed without the need for any energy-consuming drying operations to accelerate water evaporation. The dry weight of such a bonding layer in such an embodiment would only need to be about 6 g/m2, or preferably less, and be made of a polymer that is readily redispersible in water so as to be repulpable in the cellulose fiber fraction in a paperboard fiber recycling process.

En una realización adicional, el lado posterior del sustrato 11a de papel puede recubrirse en primer lugar con un segundo recubrimiento dúctil 15a, de la misma o similar composición que el prerrecubrimiento 12a de capa base dúctil, con un peso seco de aproximadamente 5 g/m2, como se describe en relación con la Fig. 1a, y después la capa de unión 26a puede comprender una composición adhesiva acuosa similar a la composición de prerrecubrimiento 15a de capa base dúctil. En una realización distinta, el sustrato 11a de papel puede permanecer sin recubrimiento en el lado posterior, aunque la cantidad de dicha capa de unión 26a puede ser superior, tal como de 10 a aproximadamente 12 g/m2, para producir simultáneamente una única capa 26a, que se comporta como una capa base dúctil 15a y como una capa 26a de unión por laminación. In a further embodiment, the back side of the paper substrate 11a may be first coated with a second ductile coating 15a, of the same or similar composition as the ductile base layer precoat 12a, having a dry weight of about 5 g/m2, as described in connection with Fig. 1a, and then the tie layer 26a may comprise an aqueous adhesive composition similar to the ductile base layer precoat 15a composition. In a separate embodiment, the paper substrate 11a may remain uncoated on the back side, although the amount of tie layer 26a may be higher, such as from 10 to about 12 g/m2, to simultaneously produce a single layer 26a, which behaves as both a ductile base layer 15a and a lamination tie layer 26a.

Como alternativa, una capa principal 21 a puede laminarse en el lado sin recubrimiento (es decir, que no tiene ningún recubrimiento de barrera contra gases aplicado) del sustrato 10a de papel con recubrimiento de barrera, de la Fig. 1 a, sin embargo, sin tener el recubrimiento 14a por deposición de barrera de aluminio opcional, mediante los mismos métodos descritos anteriormente. En el interior del sustrato de barrera con recubrimiento de barrera se encuentra laminado un sustrato de película de polímero prefabricado que tiene un recubrimiento por deposición de barrera, aplicado por medio de un método de deposición de vapor, tal como un recubrimiento por metalización laminado al sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera. El sustrato de película de polímero puede laminarse al sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera mediante una capa de unión interyacente de un polímero, ya sea por medio de laminación por extrusión de una capa de unión termoplástica entre las dos bandas con recubrimiento de barrera, o mediante laminación en húmedo de un adhesivo acuoso. El sustrato de película de polímero metalizado puede comprender una capa de material termosellable en el lado del sustrato de película de polímero que mira en dirección opuesta al recubrimiento por metalización, para formar la segunda capa de material impermeable a los líquidos y termosellable más interna. Como alternativa, el sustrato de película de polímero metalizado puede recubrirse adicionalmente por extrusión con la segunda capa 23a de material impermeable a los líquidos y termosellable más interna. Por lo demás, las capas, los materiales y polímeros son los mismos que en el material de envasado laminado de la Fig. 2a y descrito anteriormente. Alternatively, a primary layer 21a may be laminated to the uncoated side (i.e., not having any gas barrier coating applied) of the barrier coated paper substrate 10a of Fig. 1a, however, without having the optional aluminum barrier deposition coating 14a, by the same methods described above. Laminated to the interior of the barrier coated barrier substrate is a prefabricated polymer film substrate having a barrier deposition coating applied by a vapor deposition method, such as a metallization coating laminated to the barrier coated cellulose-based substrate. The polymer film substrate may be laminated to the barrier coated cellulose-based substrate by an interjacent tie layer of a polymer, either by extrusion lamination of a thermoplastic tie layer between the two barrier coated webs, or by wet lamination of an aqueous adhesive. The metallized polymer film substrate may comprise a layer of heat-sealable material on the side of the polymer film substrate facing away from the metallization coating, to form the second innermost heat-sealable, liquid-impermeable layer of material. Alternatively, the metallized polymer film substrate may be further extrusion-coated with the second innermost heat-sealable, liquid-impermeable layer 23a. Otherwise, the layers, materials, and polymers are the same as in the laminated packaging material of Fig. 2a and described above.

En otras realizaciones adicionales de la estructura laminada de la Figura 2a (no mostradas), la capa 23a' impermeable a los líquidos más interna puede consistir en una película soplada prefabricada, que comprende polímeros de LDPE o LLDPE en cualquier combinación de los mismos, y puede estar laminada al sustrato de papel con recubrimiento de barrera, a la superficie de su recubrimiento por deposición de barrera, es decir, la metalización de aluminio, por medio de un intermedio, la capa 24a de unión laminada por extrusión en estado fundido, que comprende una capa de unión más gruesa de EAA que la utilizada en la Fig. 2a, o una capa de unión más simple de LDPE, que es de 12 a 20 g/m2, tal como de 12 a 18 g/m2, de espesor. In still further embodiments of the laminated structure of Figure 2a (not shown), the innermost liquid impermeable layer 23a' may consist of a pre-made blown film, comprising LDPE or LLDPE polymers in any combination thereof, and may be laminated to the barrier coated paper substrate, to the surface of its barrier deposition coating, i.e., aluminum metallization, by means of an intermediate, melt extrusion laminated tie layer 24a, comprising a thicker tie layer of EAA than that used in Figure 2a, or a simpler tie layer of LDPE, which is 12 to 20 g/m2, such as 12 to 18 g/m2, thick.

Como alternativa, la película 23a soplada prefabricada puede laminarse al recubrimiento metalizado por medio de otra capa de unión por laminación en húmedo, de un adhesivo acuoso de una capa 24a' adhesiva de (co)polímero acrílico, a temperatura ambiente (fría), en una cantidad de 3 a 5 g/m2. Como se ha indicado anteriormente, si el recubrimiento 14a por deposición de barrera no se aplica al sustrato de papel con recubrimiento de barrera, en su lugar puede aplicarse un recubrimiento por deposición de barrera a la película prefabricada, mediante recubrimiento por deposición de vapor. Alternatively, the pre-made blown film 23a may be laminated to the metallized coating by means of a further wet lamination bonding layer of an aqueous adhesive of an acrylic (co)polymer adhesive layer 24a' at room (cold) temperature in an amount of 3 to 5 g/m2. As indicated above, if the barrier deposition coating 14a is not applied to the barrier coated paper substrate, a barrier deposition coating may instead be applied to the pre-made film by vapor deposition coating.

En la Fig. 3a, se muestra una realización de un proceso principal de recubrimiento 30a por dispersión acuosa, que puede usarse para aplicar un recubrimiento 12 de barrera contra gases a partir de una composición acuosa de barrera contra gases sobre un sustrato, o para aplicar un prerrecubrimiento de capa base dúctil a partir de una composición de látex acuosa. Como alternativa, puede usarse para aplicar una composición adhesiva acuosa para laminar en húmedo dos bandas entre sí, de las que al menos una banda tiene una superficie de celulosa fibrosa. La banda de sustrato 31a a base de celulosa (por ejemplo, el papel 11a de la Fig. 1 a) se envía a la estación 32a de recubrimiento por dispersión, donde la composición de dispersión acuosa se aplica por medio e rodillos sobre la superficie superior del sustrato. La composición de dispersión acuosa puede tener un contenido acuoso del 80 al 99 % en peso, %, en el caso de las composiciones de barrera, por lo tanto, puede haber mucha agua en el sustrato recubierto en húmedo que es necesario secar por calor y eliminar por evaporación, para formar un recubrimiento continuo, que sea homogéneo y tenga una calidad uniforme con respecto a las propiedades de barrera y las propiedades de superficie, es decir, uniformidad y mojabilidad. El secado se realiza mediante un secador 33a de aire caliente, lo que también permite que la humedad se evapore y se elimine de la superficie del sustrato. La temperatura del sustrato a medida que se desplaza por el secador, puede mantenerse constante a una temperatura inferior a 100 °C, tal como inferior a 90 °C, tal como de 70 a 90 °C, con el fin de evitar defectos en el recubrimiento. El secado puede ser parcialmente asistido por calor irradiado por lámparas infrarrojas IR, en combinación con secado por convección de aire caliente. Para el recubrimiento del prerrecubrimiento de capa base dúctil, sin embargo, el contenido acuoso es mucho menor y, por lo tanto, también se necesitará menos secado. In Fig. 3a , an embodiment of a main aqueous dispersion coating process 30a is shown, which may be used to apply a gas barrier coating 12 from an aqueous gas barrier composition onto a substrate, or to apply a ductile base coat precoat from an aqueous latex composition. Alternatively, it may be used to apply an aqueous adhesive composition to wet-laminate two webs together, at least one of which has a fibrous cellulose surface. The cellulose-based substrate web 31a (e.g., the paper 11a of Fig. 1 a) is sent to a dispersion coating station 32a, where the aqueous dispersion composition is applied by means of rollers onto the upper surface of the substrate. The aqueous dispersion composition may have a water content of 80 to 99% by weight, % in the case of barrier compositions, therefore, there may be substantial water in the wet-coated substrate that needs to be dried by heat and removed by evaporation, to form a continuous coating, which is homogeneous and has uniform quality with respect to barrier properties and surface properties, i.e., uniformity and wettability. Drying is accomplished by a hot air dryer 33a, which also allows moisture to evaporate and be removed from the substrate surface. The temperature of the substrate as it travels through the dryer may be maintained constant at a temperature below 100°C, such as below 90°C, such as 70 to 90°C, in order to avoid defects in the coating. Drying may be partially assisted by heat radiated by infrared lamps, in combination with hot air convection drying. For ductile base coat precoat coating, however, the water content is much lower and therefore less drying will also be required.

Una banda resultante de un sustrato 34a de papel prerrecubierto con una capa base dúctil puede calandrarse opcionalmente haciéndola pasar a través de al menos una línea de contacto de rodillo de alta presión, y después se envía para enfriarse y enrollarse aún más en un carrete para almacenamiento intermedio y posteriormente se somete a operaciones de recubrimiento de barrera contra gases. Las operaciones de recubrimiento adicionales pueden ser un recubrimiento por deposición de vapor de un recubrimiento 14 por deposición de barrera, o una operación de recubrimiento por dispersión adicional de una composición de barrera contra gases, como se ha descrito anteriormente, para proporcionar un sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera. A web resulting from a paper substrate 34a precoated with a ductile base layer may optionally be calendered by passing it through at least one high pressure roll nip, and then sent for cooling and further winding onto a reel for intermediate storage and subsequently subjected to gas barrier coating operations. The additional coating operations may be vapor deposition coating of a barrier deposition coating 14, or an additional dispersion coating operation of a gas barrier composition, as described above, to provide a barrier coated cellulose-based substrate.

La Fig. 3b muestra un proceso 30b para las etapas de laminación finales en la fabricación del laminado de envasado 20a, de la Fig. 2a, respectivamente, después de eso, la capa principal 21a se ha laminado primero al sustrato 10a a base de celulosa con recubrimiento de barrera de la Fig. 1a, (es decir, 25a de la Fig. 2a). Fig. 3b shows a process 30b for the final lamination steps in the manufacture of the packaging laminate 20a, of Fig. 2a, respectively, after that, the main layer 21a has been first laminated to the barrier coated cellulose-based substrate 10a of Fig. 1a, (i.e., 25a of Fig. 2a).

Como se explicó en relación con la Fig. 2a, el cartoncillo 21 a de la capa principal puede laminarse al sustrato 10a de papel con recubrimiento de barrera; 25a por medio de una laminación de adhesivo de dispersión en frío húmedo, o por medio de laminación por extrusión en estado fundido. El adhesivo puede aplicarse por medio de un método igual o similar al descrito en relación con la Fig. 3a, sin embargo, no requiere secado o muy poco calentamiento. As explained in connection with Fig. 2a, the main layer paperboard 21a may be laminated to the barrier-coated paper substrate 10a; 25a by means of wet cold dispersion adhesive lamination, or by means of melt extrusion lamination. The adhesive may be applied by a method the same as or similar to that described in connection with Fig. 3a, however, requiring no drying or very little heating.

La banda 31b de prelaminado de papel resultante se envía desde un carrete de almacenamiento intermedio o directamente desde la estación de laminación para laminar el prelaminado de papel. El lado no laminado de la capa principal 21a, es decir, su lado impreso, se une en una línea de contacto 33 de rodillo enfriada a una cortina 32 de polímero fundido del LDPE, que ha de formar la capa más externa 22a del material laminado, extruyéndose el LDPE desde un bloque de alimentación del extrusor y una matriz 32b. Posteriormente, la banda de papel prelaminada, que ahora tiene la capa más externa 22 como recubrimiento en su lado impreso, el exterior, pasa por un segundo bloque de alimentación del extrusor y matriz 34b y una línea de contacto 35 de laminación, donde una cortina 34 de polímero fundido se une y se aplica como recubrimiento sobre el otro lado del prelaminado, es decir, sobre el lado con recubrimiento de barrera del sustrato 10 de papel; 25a. Por lo tanto, la capa o capas 23a termosellables más internas se recubren por coextrusión sobre el lado interno de la banda prelaminada de papel, para formar el material de envasado 36 laminado terminado, que por último se enrolla en un carrete de almacenamiento, no mostrado. The resulting paper prelaminate web 31b is sent from an intermediate storage reel or directly from the lamination station for laminating the paper prelaminate. The unlaminated side of the main layer 21a, i.e. its printed side, is joined in a cooled roll nip 33 to a curtain 32 of molten LDPE polymer, which is to form the outermost layer 22a of the laminate, the LDPE being extruded from an extruder feed block and a die 32b. Subsequently, the prelaminated paper web, now having the outermost layer 22 as a coating on its printed, outer side, passes through a second extruder feed block and die 34b and a lamination nip 35, where a curtain 34 of molten polymer is joined and coated onto the other side of the prelaminate, i.e. onto the barrier coated side of the paper substrate 10; 25a. The innermost heat-sealable layer(s) 23a are therefore co-extrusion coated onto the inner side of the pre-laminated paper web to form the finished laminated packaging material 36, which is ultimately wound onto a storage reel, not shown.

Estas dos etapas de coextrusión en las líneas de contacto 33 y 35 de rodillos de laminación, como alternativa puede realizarse como dos etapas consecutivas en orden opuesto. These two coextrusion stages in the nip lines 33 and 35 of the rolling rollers can alternatively be carried out as two consecutive stages in opposite order.

De acuerdo con otra realización, una o ambas capas más externas pueden aplicarse en una estación de prelaminación, donde la capa recubierta por coextrusión se aplica en primer lugar al exterior de la capa de cartoncillo principal (impresa) o sobre el recubrimiento por metalización del sustrato de papel con recubrimiento de barrera, y posteriormente las dos bandas de papel prelaminadas pueden unirse entre sí, como se ha descrito anteriormente. According to another embodiment, one or both of the outermost layers may be applied at a pre-lamination station, where the co-extrusion coated layer is first applied to the outside of the main (printed) board layer or onto the metallization coating of the barrier coated paper substrate, and subsequently the two pre-laminated paper webs may be bonded together, as described above.

De acuerdo con una realización adicional, las capas más internas de las capas termoplásticas impermeables a los líquidos y termosellables se aplican en forma de una película prefabricada, que se lamina al lado recubierto del sustrato 10 de papel con recubrimiento de barrera. According to a further embodiment, the innermost layers of the liquid-impermeable and heat-sealable thermoplastic layers are applied in the form of a prefabricated film, which is laminated to the coated side of the barrier-coated paper substrate 10.

Como se explicó en relación con la Fig. 2a, dicha capa más interna 23a' puede laminarse al sustrato 10 de papel con recubrimiento de barrera mediante un proceso de laminación de adhesivo de dispersión en frío húmedo o por medio de laminación por extrusión en estado fundido. As explained in connection with Fig. 2a, said innermost layer 23a' may be laminated to the barrier coated paper substrate 10 by a wet cold dispersion adhesive lamination process or by melt extrusion lamination.

La Fig. 4a es una vista esquemática de un ejemplo de una planta 40a para deposición física de vapor, PVD, por ejemplo, de un recubrimiento metálico de aluminio, sobre un sustrato de banda de la invención. El sustrato 41 de papel recubierto por dispersión se somete, en su lado recubierto, a deposición 40 por evaporación continua, de aluminio evaporado, para formar una capa metalizada de aluminio o, como alternativa, a una mezcla de oxígeno con vapor de aluminio, para formar un recubrimiento depositado de óxido de aluminio. El recubrimiento se proporciona a un espesor de 5 a 100 nm, preferentemente de 10 a 50 nm, para formar el papel con recubrimiento de barrera 43 de la invención. El vapor de aluminio se forma a partir del bombardeo de iones de una fuente de evaporación de una pieza sólida de aluminio 42. Para el recubrimiento de óxido de aluminio, también puede inyectarse algo de oxígeno gaseoso en la cámara de plasma a través de puertos de entrada. Fig. 4a is a schematic view of an example of a plant 40a for physical vapor deposition, PVD, of a metallic aluminum coating, on a web substrate of the invention. The dispersion-coated paper substrate 41 is subjected, on its coated side, to continuous evaporative deposition 40 of evaporated aluminum to form a metallized layer of aluminum, or alternatively to a mixture of oxygen with aluminum vapor to form a deposited coating of aluminum oxide. The coating is provided at a thickness of 5 to 100 nm, preferably 10 to 50 nm, to form the barrier-coated paper 43 of the invention. The aluminum vapor is formed from ion bombardment from an evaporation source of a solid piece of aluminum 42. For the aluminum oxide coating, some gaseous oxygen may also be injected into the plasma chamber through inlet ports.

La Fig. 4b es una vista esquemática de un ejemplo de una planta 40b para recubrimiento por deposición química de vapor potenciada por plasma, PECVD, por ejemplo, de recubrimientos de carbono amorfo hidrogenado similares a diamante sobre un sustrato de banda de la invención. El sustrato 44a de banda se somete, en una de sus superficies, a PECVD continua, de un plasma, en una zona 45 de reacción de plasma creada en el espacio entre los electrodos 46 de magnetrón y un tambor 47 de transporte de banda enfriado, que también actúa como electrodo, mientras el sustrato es impulsado por el tambor giratorio, a través de la zona de reacción de plasma a lo largo de la superficie circunferencial del tambor, y posteriormente se enrolla sobre un rodillo como un sustrato 44b de banda con recubrimiento de barrera. El plasma para el recubrimiento por deposición de una capa de recubrimiento de DLC amorfo puede crearse, por ejemplo, a partir de la inyección de una composición precursora de gas que comprende un gas de hidrocarburo orgánico, tal como acetileno o metano, en la cámara de reacción de plasma. Pueden aplicarse otros recubrimientos de barrera contra gases mediante el mismo método principal de PECVD, tales como recubrimientos de óxido de silicio, SiOx, después partiendo de un gas precursor de un compuesto organosilícico. La cámara de plasma de PECVD se mantiene en condiciones de vacío evacuando continuamente la cámara en los puertos de salida 48a y 48b. Fig. 4b is a schematic view of an example of a plant 40b for plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD, coating, for example, of diamond-like hydrogenated amorphous carbon coatings on a strip substrate of the invention. The strip substrate 44a is subjected, on one of its surfaces, to continuous PECVD, of a plasma, in a plasma reaction zone 45 created in the space between the magnetron electrodes 46 and a cooled strip transport drum 47, which also acts as an electrode, while the substrate is driven by the rotating drum, through the plasma reaction zone along the circumferential surface of the drum, and subsequently wound onto a roll as a barrier coated strip substrate 44b. The plasma for deposition coating an amorphous DLC coating layer can be created, for example, by injecting a precursor gas composition comprising an organic hydrocarbon gas, such as acetylene or methane, into the plasma reaction chamber. Other gas barrier coatings can be applied by the same principal PECVD method, such as silicon oxide, SiOx, coatings, then starting from an organosilicon compound precursor gas. The PECVD plasma chamber is maintained under vacuum by continuously evacuating the chamber at outlet ports 48a and 48b.

La Fig. 5a muestra un ejemplo de un recipiente de envasado 50a producido a partir de un laminado de envasado. El recipiente de envasado es especialmente adecuado para bebidas, salsas, sopas o similares. Normalmente, un envase de este tipo tiene un volumen de aproximadamente 100 a 1000 ml. Puede ser de cualquier configuración, pero preferentemente está en forma de ladrillo, teniendo sellos longitudinales y transversales 51a y 52a, respectivamente, y opcionalmente un dispositivo de apertura 53. En otra realización, no mostrada, el recipiente de envasado puede tener forma de cuña. Con el fin de obtener una "forma de cuña" de este tipo, sólo la parte inferior del envase se forma por pliegues de manera que el termosellado transversal de la parte inferior quede oculto debajo de las solapas triangulares de las esquinas, que se doblan y sellan contra la parte inferior del envase. El sello transversal de la parte superior se deja desplegado. De esta manera, el envase parcialmente plegado sigue siendo fácil de manejar y lo suficientemente estable en cuanto a sus dimensiones como para colocarlo en un estante de la tienda de alimentación o en cualquier superficie plana. Fig. 5a shows an example of a packaging container 50a produced from a packaging laminate. The packaging container is particularly suitable for beverages, sauces, soups, or the like. Typically, such a package has a volume of approximately 100 to 1000 ml. It may be of any configuration, but is preferably brick-shaped, having longitudinal and transverse seals 51a and 52a, respectively, and optionally an opening device 53. In another embodiment, not shown, the packaging container may be wedge-shaped. In order to obtain such a "wedge shape," only the lower portion of the package is formed by folds such that the transverse heat seal of the lower portion is hidden beneath the triangular corner flaps, which are folded over and sealed against the bottom portion of the package. The transverse seal of the upper portion is left unfolded. This way, the partially folded package remains easy to handle and dimensionally stable enough to be placed on a grocery store shelf or any flat surface.

La Fig. 5b muestra un ejemplo alternativo de un recipiente de envasado 50b producido a partir de un laminado de envasado alternativo. El laminado de envasado alternativo es más delgado al tener una capa principal de papel más fina y, por lo tanto, no es lo suficientemente estable en cuanto a sus dimensiones para formar un envase paralelepipédico o en forma de cuña, y no se forma por pliegues después del sellado transversal 52b. El recipiente de envasado seguirá siendo un recipiente similar a una bolsa con forma de almohada y se distribuirá y comercializará de esta forma. Fig. 5b shows an alternative example of a packaging container 50b produced from an alternative packaging laminate. The alternative packaging laminate is thinner, having a thinner main paper layer, and is therefore not dimensionally stable enough to form a parallelepiped or wedge-shaped package, and is not formed by folds after transverse sealing 52b. The packaging container will still be a pillow-shaped pouch-like container and will be distributed and marketed in this form.

La Fig. 5c muestra un envase de techo a dos aguas 50c, que se forma por pliegues a partir de una hoja o pieza en bruto precortada, del material de envasado laminado que comprende una capa principal de cartoncillo y el sustrato de papel con recubrimiento de barrera de la invención. También pueden formarse envases con la parte superior plana a partir de piezas en bruto similares de material. Fig. 5c shows a pitched-top package 50c, which is formed by folding from a pre-cut sheet or blank of laminated packaging material comprising a main layer of paperboard and the barrier-coated paper substrate of the invention. Flat-top packages may also be formed from similar blanks of material.

La Fig. 5d muestra un envase 50d de tipo botella, que es una combinación de una manga 54 formada a partir de una pieza en bruto precortadas del material de envasado laminado, y una parte superior 55, que se forma por moldeo por inyección de plásticos en combinación con un dispositivo de apertura tal como un tapón de rosca o similar. Este tipo de envases se comercializan, por ejemplo, con los nombres comerciales de Tetra Top® y Tetra Evero®. Esos envases particulares se forman uniendo la parte superior moldeada 55 con un dispositivo de apertura unido en una posición cerrada, a una manga tubular 54 del material de envasado laminado, esterilizando la cápsula de tapa de botella formada de este modo, llenándolo con el producto alimenticio y por último plegando el fondo del envase y sellándolo. Fig. 5d shows a bottle-type package 50d, which is a combination of a sleeve 54 formed from a pre-cut blank of laminated packaging material, and a top 55, which is formed by plastics injection molding in combination with an opening device such as a screw cap or the like. Such packages are marketed, for example, under the trade names Tetra Top® and Tetra Evero®. These particular packages are formed by joining the molded top 55 with an opening device attached in a closed position to a tubular sleeve 54 of laminated packaging material, sterilizing the bottle cap capsule thus formed, filling it with the food product, and finally folding down the bottom of the package and sealing it.

La Fig. 6 muestra el principio descrito en la introducción de la presente solicitud, es decir, se forma una banda de material de envasado en un tubo 61 superponiendo los bordes longitudinales 62, 62' de la banda y sellándolos térmicamente entre sí, para formar de este modo una junta superpuesta 63. El tubo 64 se llena de forma continua con el producto alimenticio líquido que se ha de envasar y se divide en envases llenos individuales mediante sellos 65 transversales dobles repetidos del tubo a una distancia predeterminada entre sí por debajo del nivel del contenido llenado en el tubo. Los envases 66 se separan mediante corte entre los sellos transversales dobles (sello superior y sello inferior) y por último se conforman en la configuración geométrica deseada mediante la formación de pliegues a lo largo de líneas de doblez preparadas en el material. Fig. 6 shows the principle described in the introduction to the present application, i.e. a web of packaging material is formed into a tube 61 by overlapping the longitudinal edges 62, 62' of the web and heat sealing them together, thereby forming an overlapping seam 63. The tube 64 is continuously filled with the liquid food product to be packaged and divided into individual filled packages by repeated double transverse seals 65 of the tube at a predetermined distance from each other below the level of the contents filled in the tube. The packages 66 are separated by cutting between the double transverse seals (top seal and bottom seal) and finally formed into the desired geometric configuration by forming creases along fold lines prepared in the material.

La Fig. 7 muestra el efecto de la rugosidad de superficie sobre la tasa de transmisión de oxígeno de los papeles recubiertos enumerados en la Tabla 2, a una HR del 70 % (ml/m2.día). Fig. 7 shows the effect of surface roughness on the oxygen transmission rate of the coated papers listed in Table 2, at 70% RH (ml/m2.day).

La Fig. 8 muestra la estructura principal de un sustrato A a base de celulosa dúctil, como prerrecubierto con un prerrecubrimiento B de capa base dúctil en su lado superior, y además, opcionalmente recubierto con un recubrimiento C dúctil similar en su lado posterior. Fig. 8 shows the main structure of a ductile cellulose-based substrate A, as pre-coated with a ductile base layer pre-coating B on its upper side, and additionally optionally coated with a similar ductile coating C on its back side.

Claims (26)

REIVINDICACIONES 1. Sustrato (10a) a base de celulosa con recubrimiento de barrera, para su uso como hoja de barrera contra gases en un material de envasado laminado para productos sensibles al oxígeno, que comprende1. Cellulose-based substrate (10a) with barrier coating, for use as a gas barrier sheet in a laminated packaging material for oxygen-sensitive products, comprising un sustrato (11) a base de celulosa que tiene una densidad de al menos 900 kg/m3 y un gramaje de 30 a 80 g/m2, y aplicado sobre un primer lado del sustrato a base de celulosa, al menos un recubrimiento (13a, 14a) de barrera contra gases de al menos un material de barrera contra gases a un espesor total de 2 a 7000 nm, tal como de 2 a 5000 nm, tal como de 2 a 4000 nm, excluyendo el material de barrera contra gases la celulosa nanocristalina, NCC, en donde el sustrato (10) a base de celulosa con recubrimiento de barrera comprende un prerrecubrimiento (12a) de capa base dúctil,a cellulose-based substrate (11) having a density of at least 900 kg/m3 and a basis weight of 30 to 80 g/m2, and applied on a first side of the cellulose-based substrate, at least one gas barrier coating (13a, 14a) of at least one gas barrier material at a total thickness of 2 to 7000 nm, such as 2 to 5000 nm, such as 2 to 4000 nm, the gas barrier material excluding nanocrystalline cellulose, NCC, wherein the barrier-coated cellulose-based substrate (10) comprises a ductile base layer precoat (12a), que se aplica por medio de recubrimiento por dispersión y posterior secado, sobre la superficie del primer lado del sustrato (11) a base de celulosa y se posiciona debajo del al menos un recubrimiento (13a, 14a) de barrera contra gases, en donde el al menos un recubrimiento (13a, 14a) de barrera contra gases comprende un recubrimiento (13a) por dispersión de barrera, aplicado en primer lugar por medio de recubrimiento por dispersión o en solución sobre el prerrecubrimiento de capa base dúctil, y un recubrimiento (14a) por deposición de barrera, aplicado posteriormente por medio de un método de deposición de vapor, sobre el recubrimiento por dispersión de barrera, aplicándose el recubrimiento (13a) por dispersión de barrera en una cantidad total de 0,2 a 5 g/m2, en peso seco, siendo el recubrimiento por deposición de barrera un recubrimiento por deposición de vapor de un material seleccionado de metales, óxidos metálicos, óxidos inorgánicos y recubrimientos de carbono, y aplicándose a un espesor de 5 a 200 nm,which is applied by means of dispersion coating and subsequent drying, onto the surface of the first side of the cellulose-based substrate (11) and is positioned beneath the at least one gas barrier coating (13a, 14a), wherein the at least one gas barrier coating (13a, 14a) comprises a barrier dispersion coating (13a), first applied by means of dispersion or solution coating onto the ductile base layer precoat, and a barrier deposition coating (14a), subsequently applied by means of a vapor deposition method, onto the barrier dispersion coating, the barrier dispersion coating (13a) being applied in a total amount of 0.2 to 5 g/m2, by dry weight, the barrier deposition coating being a vapor deposition coating of a material selected from metals, metal oxides, inorganic oxides and carbon coatings, and being applied at a thickness of 5 to 200 nm, siendo el prerrecubrimiento (12a) de capa base dúctil obtenido a partir de una composición de látex acuosa, tal como un látex seleccionado del grupo que comprende látex de estireno-butadieno (látex SB), látex de metilestirenobutadieno, látex de acrilato de estireno (látex SA), látex de acrilato, tal como copolímeros vinil-acrílicos y látex de acrilato de acetato de vinilo, látex de estireno-butadieno-acrilonitrilo, látex de estireno-acrilato-acrilonitrilo, látex de estireno-butadieno-acrilato-acrilonitrilo, látex de estireno-anhídrido maleico, látex de estireno-acrilato-anhídrido maleico, mezclas de los mismos, o látex de origen biológico hecho con materiales poliméricos de origen vegetal, seleccionándose los materiales poliméricos de origen vegetal del grupo que comprende derivados de almidón, incluyendo almidones modificados y almidones reticulados, poliisopreno, polímeros a base de lignina, alginatos y gomas, tales como goma guar y proteínas a base de soja, y se aplica a un gramaje de 2 a 15 g/m2, en peso seco, siendo por lo tanto el sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera adecuado para proporcionar propiedades de barrera contra gases en un material de envasado laminado y en envases fabricados a partir del mismo.the ductile base coat precoat (12a) being obtained from an aqueous latex composition, such as a latex selected from the group comprising styrene-butadiene latex (SB latex), methylstyrenebutadiene latex, styrene acrylate latex (SA latex), acrylate latex, such as vinyl-acrylic copolymers and vinyl acetate acrylate latex, styrene-butadiene-acrylonitrile latex, styrene-acrylate-acrylonitrile latex, styrene-butadiene-acrylate-acrylonitrile latex, styrene-maleic anhydride latex, styrene-acrylate-maleic anhydride latex, mixtures thereof, or bio-derived latex made from polymeric materials of plant origin, the polymeric materials of plant origin being selected from the group comprising starch derivatives, including modified starches and starches crosslinked, polyisoprene, lignin-based polymers, alginates and gums such as guar gum and soy-based proteins, and is applied at a grammage of 2 to 15 g/m2, dry weight, the barrier-coated cellulose-based substrate being therefore suitable for providing gas barrier properties in a laminated packaging material and in packages made therefrom. 2. Sustrato (10a) a base de celulosa con recubrimiento de barrera según la reivindicación 1, en donde el recubrimiento (13a) por dispersión de barrera comprende un polímero seleccionado del grupo que consiste en polímeros y copolímeros de alcohol vinílico, tal como del grupo que consiste en alcohol polivinílico, PVOH y alcohol etilenvinílico, EVOH, almidón y derivados de almidón, xilano, derivado de xilano, celulosa nanofibrilar/microfibrilar, NFC/MFC, y combinaciones de dos o más de los mismos.2. Cellulose-based substrate (10a) with barrier coating according to claim 1, wherein the barrier dispersion coating (13a) comprises a polymer selected from the group consisting of vinyl alcohol polymers and copolymers, such as from the group consisting of polyvinyl alcohol, PVOH and ethylene vinyl alcohol, EVOH, starch and starch derivatives, xylan, xylan derivative, nanofibrillar/microfibrillar cellulose, NFC/MFC, and combinations of two or more thereof. 3. Sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera según una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en donde el recubrimiento (13a) por dispersión de barrera se aplica en una cantidad total de 0,2 a 4 g/m2, más preferentemente de 0,5 a 4 g/m2, tal como de 0,5 a 3,5 g/m2, tal como de 1 a 3 g/m2, en peso seco.3. Cellulose-based substrate with barrier coating according to any one of claims 1 or 2, wherein the barrier dispersion coating (13a) is applied in a total amount of 0.2 to 4 g/m2, more preferably 0.5 to 4 g/m2, such as 0.5 to 3.5 g/m2, such as 1 to 3 g/m2, by dry weight. 4. Sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera según una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde el recubrimiento (13a) por dispersión de barrera se aplica como dos capas parciales o "recubrimientos parciales", aplicándose cada capa adecuadamente en cantidades de 0,2 a 2,5 g/m2, preferentemente de 0,5 a 1,5 g/m2.4. Cellulose-based substrate with barrier coating according to any one of claims 1-3, wherein the barrier dispersion coating (13a) is applied as two partial layers or "partial coatings", each layer being suitably applied in amounts of 0.2 to 2.5 g/m2, preferably 0.5 to 1.5 g/m2. 5. Sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el recubrimiento (14a) por deposición de barrera se aplica por medio de deposición física de vapor (PVD) o deposición química de vapor (CVD).5. Cellulose-based substrate with barrier coating according to any one of the preceding claims, wherein the barrier deposition coating (14a) is applied by means of physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD). 6. Sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el recubrimiento (14a) por deposición de barrera se aplica a un espesor de 5 a 100 nm.6. Cellulose-based substrate with barrier coating according to any one of the preceding claims, wherein the barrier deposition coating (14a) is applied at a thickness of 5 to 100 nm. 7. Sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el recubrimiento (14a) por deposición de barrera es un recubrimiento por metalización de aluminio.7. Cellulose-based substrate with barrier coating according to any one of the preceding claims, wherein the barrier deposition coating (14a) is an aluminum metallization coating. 8. Sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el recubrimiento (14a) por deposición de barrera es un recubrimiento por metalización de aluminio que se aplica a una densidad óptica DO de 1,8 a 2,5.8. Cellulose-based substrate with barrier coating according to any one of the preceding claims, wherein the barrier deposition coating (14a) is an aluminium metallization coating which is applied at an optical density OD of 1.8 to 2.5. 9. Sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el prerrecubrimiento (12a) de capa base dúctil comprende además un material de carga, tal como una carga inorgánica.9. Cellulose-based substrate with barrier coating according to any one of the preceding claims, wherein the ductile base layer precoat (12a) further comprises a filler material, such as an inorganic filler. 10. Sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el prerrecubrimiento (12a) de capa base dúctil comprende del 4 al 45 % en peso, tal como del 4 al 35 % en peso, tal como del 4 al 25 % en peso, tal como del 4 al 20 % en peso, tal como del 4 al 16 % en peso del material aglutinante polimérico que tiene propiedades de ductilidad inherentes, y del 55 al 96 % en peso, tal como del 65 al 96 % en peso, tal como del 75 al 96 % en peso, tal como del 80 al 96 % en peso de un material de carga, en peso seco y, opcionalmente, compuestos adicionales, tales como agentes espesantes y compuestos reticulantes, en cantidades de aditivos.10. Cellulose-based substrate with barrier coating according to any one of the preceding claims, wherein the ductile base layer precoat (12a) comprises 4 to 45% by weight, such as 4 to 35% by weight, such as 4 to 25% by weight, such as 4 to 20% by weight, such as 4 to 16% by weight of the polymeric binder material having inherent ductility properties, and 55 to 96% by weight, such as 65 to 96% by weight, such as 75 to 96% by weight, such as 80 to 96% by weight of a filler material, on a dry weight basis and optionally additional compounds, such as thickening agents and crosslinking compounds, in additive amounts. 11. Sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el prerrecubrimiento (12a) de capa base dúctil comprende por peso seco del 10 al 20 % en peso del material aglutinante polimérico que tiene propiedades de ductilidad inherentes, del 75 al 85 % en peso de una carga inorgánica, del 3 al 5 % en peso de un compuesto reticulante, tal como almidón, y del 1 al 2 % en peso de un agente espesante.11. Cellulose-based substrate with barrier coating according to any one of the preceding claims, wherein the ductile base layer precoat (12a) comprises by dry weight 10 to 20% by weight of the polymeric binder material having inherent ductility properties, 75 to 85% by weight of an inorganic filler, 3 to 5% by weight of a crosslinking compound, such as starch, and 1 to 2% by weight of a thickening agent. 12. Sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera según una cualquiera de las reivindicaciones 9-11, en donde el material de carga es un compuesto laminar inorgánico, tal como bentonita o caolín.12. Cellulose-based substrate with barrier coating according to any one of claims 9-11, wherein the filler material is an inorganic layered compound, such as bentonite or kaolin. 13. Sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el prerrecubrimiento de capa base dúctil tiene un gramaje de 5 a 15 g/m2, tal como de 8 a 15 g/m2, tal como de 10 a 15 g/m2.13. Cellulose-based substrate with barrier coating according to any one of the preceding claims, wherein the ductile base layer precoat has a grammage of 5 to 15 g/m2, such as 8 to 15 g/m2, such as 10 to 15 g/m2. 14. Sustrato (10a) a base de celulosa con recubrimiento de barrera según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el sustrato a base de celulosa tiene un segundo recubrimiento dúctil (15a) en su lado opuesto, tal como de la misma composición que el prerrecubrimiento (12a) de capa base dúctil.14. Cellulose-based substrate (10a) with barrier coating according to any one of the preceding claims, wherein the cellulose-based substrate has a second ductile coating (15a) on its opposite side, such as of the same composition as the ductile base layer precoat (12a). 15. Sustrato (10a) a base de celulosa con recubrimiento de barrera según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el sustrato a base de celulosa con el prerrecubrimiento de capa base dúctil tiene un contenido de cenizas del 15 al 25 % en peso, tal como del 15 al 23 % en peso, como se determina mediante la norma ISO1762:2019.15. Cellulose-based substrate (10a) with barrier coating according to any one of the preceding claims, wherein the cellulose-based substrate with the ductile base layer precoat has an ash content of 15 to 25% by weight, such as 15 to 23% by weight, as determined by ISO1762:2019. 16. Sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el sustrato a base de celulosa que incluye el prerrecubrimiento (12a) de capa base dúctil, se calandra a un valor de permeabilidad al aire inferior a 100 nm/(Pa.s), que es el límite inferior de aplicabilidad del método de ensayo ISO 5636-5:2013, y además inferior a 1 nm, tal como de 40 a 900 pm/(Pa.s), tal como de 40 a 800 pm/(Pa.s), tal como de 100 a 700 pm/(Pa.s), tal como de 200 a 500 pm/(Pa.s), como se determina mediante la norma Sc An -P 26:78.16. Cellulose-based substrate with barrier coating according to any one of the preceding claims, wherein the cellulose-based substrate including the ductile base layer precoat (12a) is calendered to an air permeability value of less than 100 nm/(Pa.s), which is the lower limit of applicability of the test method ISO 5636-5:2013, and further less than 1 nm, such as 40 to 900 pm/(Pa.s), such as 40 to 800 pm/(Pa.s), such as 100 to 700 pm/(Pa.s), such as 200 to 500 pm/(Pa.s), as determined by standard Sc An-P 26:78. 17. Sustrato (10a) a base de celulosa con recubrimiento de barrera según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el sustrato a base de celulosa que incluye el prerrecubrimiento (12a) de capa base dúctil y el al menos un recubrimiento (13a, 14a) de barrera contra gases, tiene una rugosidad de superficie PPS inferior a 3,0 gm, tal como inferior a 2,8 gm, tal como inferior a 2,5 gm, tal como inferior a 2,2 gm, tal como inferior a 2,0 gm, tal como de 1,8 gm o inferior, como se mide de acuerdo con la norma TAPPI 555 om-15, que es igual que la norma ISO 8791 -4.17. Cellulose-based substrate (10a) with barrier coating according to any one of the preceding claims, wherein the cellulose-based substrate including the ductile base layer precoat (12a) and the at least one gas barrier coating (13a, 14a) has a PPS surface roughness of less than 3.0 gm, such as less than 2.8 gm, such as less than 2.5 gm, such as less than 2.2 gm, such as less than 2.0 gm, such as 1.8 gm or less, as measured in accordance with TAPPI standard 555 om-15, which is the same as ISO standard 8791-4. 18. Sustrato a base de celulosa con recubrimiento de barrera según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el sustrato a base de celulosa comprende al menos el 50 % en peso, tal como del 60 al 100 % en peso, tal como del 70 al 100 % en peso de celulosa de madera blanda, tal como celulosa de madera blanda Kraft.18. Cellulose-based substrate with barrier coating according to any one of the preceding claims, wherein the cellulose-based substrate comprises at least 50% by weight, such as 60 to 100% by weight, such as 70 to 100% by weight of softwood cellulose, such as Kraft softwood cellulose. 19. Método de fabricación de un sustrato (10; 25a; 43; 44b) a base de celulosa con recubrimiento de barrera según una cualquiera de las reivindicaciones 1-18, que comprende19. Method of manufacturing a cellulose-based substrate (10; 25a; 43; 44b) with a barrier coating according to any one of claims 1-18, comprising a) una primera etapa de proporcionar un sustrato a base de celulosa, que tiene un primer lado y un segundo lado, como una banda móvil (31a) en un sistema rodillo a rodillo,a) a first step of providing a cellulose-based substrate, having a first side and a second side, as a moving web (31a) in a roll-to-roll system, b) una segunda etapa de aplicar (32a) una primera dispersión acuosa de una composición de prerrecubrimiento de capa base dúctil, sobre el primer lado del sustrato (31 a) a base de celulosa móvil, aplicar opcionalmente una segunda dispersión acuosa de una composición de recubrimiento dúctil sobre el otro lado del sustrato móvil y secar (33a) el prerrecubrimiento de capa base dúctil aplicado, y la segunda composición de recubrimiento dúctil opcional, mediante evaporación forzada,b) a second step of applying (32a) a first aqueous dispersion of a ductile base coat precoat composition, onto the first side of the movable cellulose-based substrate (31a), optionally applying a second aqueous dispersion of a ductile coating composition onto the other side of the movable substrate and drying (33a) the applied ductile base coat precoat, and the optional second ductile coating composition, by forced evaporation, c) una tercera etapa de calandrar el sustrato a base de celulosa prerrecubierto y secado de la etapa b) para obtener una densidad de al menos 900 kg/m3, tal como al menos 1000 kg/m3, yc) a third step of calendering the pre-coated and drying cellulose-based substrate from step b) to obtain a density of at least 900 kg/m3, such as at least 1000 kg/m3, and d) una cuarta etapa que comprende una primera operación de aplicar un recubrimiento de barrera contra gases mediante recubrimiento por dispersión (32a') de una segunda dispersión o solución de una composición de barrera, sobre el primer lado del sustrato a base de celulosa móvil con el prerrecubrimiento (12a) de capa base dúctil y secar (33a') el recubrimiento de barrera contra gases aplicado mediante evaporación forzada y una segunda operación posterior de deposición por vapor (40a; 40b) de un recubrimiento por deposición de barrera sobre el primer lado del sustrato a base de celulosa móvil con el prerrecubrimiento (12a) de capa base dúctil y el recubrimiento (13a) de barrera contra gases de la primera operación (13a), a un espesor total de recubrimiento de barrera contra gases de 2 a 7000 nm, tal como de 2 a 5000 nm.d) a fourth step comprising a first step of applying a gas barrier coating by dispersion coating (32a') of a second dispersion or solution of a barrier composition, onto the first side of the movable cellulose-based substrate with the ductile base layer precoat (12a) and drying (33a') the applied gas barrier coating by forced evaporation and a second subsequent step of vapor deposition (40a; 40b) of a barrier deposition coating onto the first side of the movable cellulose-based substrate with the ductile base layer precoat (12a) and the gas barrier coating (13a) of the first step (13a), at a total gas barrier coating thickness of 2 to 7000 nm, such as 2 to 5000 nm. 20. Método de acuerdo con la reivindicación 19, en donde la primera dispersión acuosa de la composición de prerrecubrimiento (12a) de capa base dúctil se aplica en forma de una composición de látex acuosa que comprende un látex seleccionado del grupo que comprende látex de estireno-butadieno (látex SB), látex de metilestirenobutadieno, látex de acrilato de estireno (látex SA), látex de acrilato, tal como copolímeros vinil-acrílicos y látex de acrilato de acetato de vinilo, látex de estireno-butadieno-acrilonitrilo, látex de estireno-acrilato-acrilonitrilo, látex de estireno-butadieno-acrilato-acrilonitrilo, látex de estireno-anhídrido maleico, látex de estireno-acrilato-anhídrido maleico, mezclas de los mismos, o látex de origen biológico hecho con materiales poliméricos de origen vegetal, seleccionándose los materiales poliméricos de origen vegetal del grupo que comprende derivados de almidón, incluyendo almidones modificados y almidones reticulados, poliisopreno, polímeros a base de lignina, alginatos y gomas, tales como goma guar y proteínas a base de soja.20. Method according to claim 19, wherein the first aqueous dispersion of the ductile base coat precoat composition (12a) is applied in the form of an aqueous latex composition comprising a latex selected from the group comprising styrene-butadiene latex (SB latex), methylstyrenebutadiene latex, styrene acrylate latex (SA latex), acrylate latex, such as vinyl-acrylic copolymers and vinyl acetate acrylate latex, styrene-butadiene-acrylonitrile latex, styrene-acrylate-acrylonitrile latex, styrene-butadiene-acrylate-acrylonitrile latex, styrene-maleic anhydride latex, styrene-acrylate-maleic anhydride latex, mixtures thereof, or bio-derived latex made from polymeric materials of plant origin, the materials being selected polymers of plant origin from the group comprising starch derivatives, including modified starches and crosslinked starches, polyisoprene, lignin-based polymers, alginates and gums, such as guar gum and soy-based proteins. 21. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 19 y 20, en donde la primera dispersión acuosa de la composición de prerrecubrimiento (12a) de capa base dúctil comprende además un material de carga.21. Method according to any one of claims 19 and 20, wherein the first aqueous dispersion of the ductile base coat precoat composition (12a) further comprises a filler material. 22. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 19-21, en donde el sustrato a base de celulosa prerrecubierto y secado de la etapa b) se calandra en la tercera etapa c) para obtener un valor de permeabilidad al aire inferior a 100 nm/(Pa.s), que es el límite inferior de aplicabilidad del método de ensayo ISO 5636-5:2013, y además inferior a 1 nm, tal como de 40 a 900 pm/(Pa.s), tal como de 40 a 800 pm/(Pa.s), tal como de 100 a 700 pm/(Pa.s), tal como de 200 a 500 pm/(Pa.s), como se determina mediante la norma SCAN-P 26:78.22. Method according to any one of claims 19-21, wherein the pre-coated and dried cellulose-based substrate of step b) is calendered in the third step c) to obtain an air permeability value of less than 100 nm/(Pa.s), which is the lower limit of applicability of the ISO 5636-5:2013 test method, and furthermore less than 1 nm, such as from 40 to 900 pm/(Pa.s), such as from 40 to 800 pm/(Pa.s), such as from 100 to 700 pm/(Pa.s), such as from 200 to 500 pm/(Pa.s), as determined by SCAN-P 26:78 standard. 23. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 19-22, en donde en la tercera etapa c) el sustrato a base de celulosa prerrecubierto y secado de la etapa b) se calandra para obtener una rugosidad de superficie de PPS inferior a 3,0 pm, tal como inferior a 2,8 pm, tal como inferior a 2,5 pm, tal como inferior a 2,2 pm, tal como inferior a 2,0 pm, tal como de 1,8 pm o inferior, como se mide de acuerdo con la norma TAPPI 555 om-15, que es igual que la norma ISO 8791-4.23. Method according to any one of claims 19-22, wherein in the third step c) the pre-coated and dried cellulose-based substrate of step b) is calendered to obtain a PPS surface roughness of less than 3.0 pm, such as less than 2.8 pm, such as less than 2.5 pm, such as less than 2.2 pm, such as less than 2.0 pm, such as 1.8 pm or less, as measured according to TAPPI standard 555 om-15, which is the same as ISO standard 8791-4. 24. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 19-23, en donde el prerrecubrimiento (12a) de capa base dúctil se aplica como una composición de látex acuosa que tiene un contenido de sólidos del 48 al 51 % en peso y una viscosidad Brookfield de 100 a 1000 mPa.s, un pH de 5,5 a 8.24. Method according to any one of claims 19-23, wherein the ductile base coat precoat (12a) is applied as an aqueous latex composition having a solids content of 48 to 51% by weight and a Brookfield viscosity of 100 to 1000 mPa.s, a pH of 5.5 to 8. 25. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 19-24, en donde el sustrato a base de celulosa prerrecubierto y secado de la etapa b) se supercalandra en la etapa c).25. Method according to any one of claims 19-24, wherein the pre-coated and dried cellulose-based substrate of step b) is supercalendered in step c). 26. Método de acuerdo con la reivindicación 25, en donde el supercalandrado se realiza mediante de 3 a 8 líneas de contacto de rodillos, tal como de 4 a 8 líneas de contacto de rodillos, a una presión de líneas de contacto nominal de al menos 100 kN, tal como al menos 200 kN, tal como 300 kN o superior y a una temperatura de superficie del rodillo térmico de 100 a 300 °C, tal como de 100 a 240 °C.26. Method according to claim 25, wherein the supercalendering is carried out by 3 to 8 roll nips, such as 4 to 8 roll nips, at a nominal nip pressure of at least 100 kN, such as at least 200 kN, such as 300 kN or higher and at a heat roll surface temperature of 100 to 300 °C, such as 100 to 240 °C.
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